(57)【要約】  本発明は、隣接するＲ画素からの角度依存性を持つ混色を利用し、被写体色が赤い場合には、第１、第２のＢ画素を位相差画素として使用し、第１、第２のＢ画素の出力信号に基づいて精度よく位相差ＡＦを行うことができる。尚、被写体色が赤い場合の専用の位相差画素を設ける必要がなく、撮像素子の通常のＢ画素を使用して位相差を検出するため、解像度を犠牲にすることがない。
2013190899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズと、
少なくとも赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）画素と、前記撮影レンズの異なる第１、第２の領域を通過した被写体像が瞳分割されてそれぞれ結像される第１、第２の位相差画素とを含み、前記Ｒ画素のうち第１のＲ画素に対して最小ピッチで隣接する第１の方向の第１のＢ画素と前記Ｒ画素のうち第２のＲ画素に対して前記第１の方向とは逆の第２の方向に隣接する第２のＢ画素とを有する撮像素子と、
前記撮像素子に設定された焦点検出領域の出力信号に基づいて前記焦点検出領域における被写体色が赤色か否かを判別する判別部と、
前記判別部により前記焦点検出領域における被写体色が赤色でないと判別されると、前記焦点検出領域内の前記第１、第２の位相差画素の各出力信号に基づいて各出力信号の位相差を検出し、前記判別部により前記焦点検出領域における被写体色が赤色であると判別されると、前記焦点検出領域内の前記第１、第２のＢ画素の各出力信号に基づいて各出力信号の位相差を検出する位相差検出部と、
前記位相差検出部により検出された位相差に基づいて前記撮影レンズの焦点位置を調節する焦点調節部と、
を備えた撮像装置。
【請求項２】
前記判別部は、前記撮像素子の予め設定された焦点検出領域のＲ画素の出力信号の積算値とＧ画素の出力信号の積算値との比を算出し、前記算出した比を予め設定した閾値と比較して前記焦点検出領域における被写体色が赤色と判別する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１、第２の位相差画素は、それぞれＧのフィルタ又は無色のフィルタが配置された画素である、請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１のＢ画素と第２のＢ画素とは、前記第１の方向の１ライン上に交互に配列され、
前記位相差検出部は、
前記第１の方向の第１のラインに配列された前記第１のＢ画素の出力信号と、前記第１のラインと近接した第２のラインに配設された第２のＢ画素の出力信号とに基づいて第１の位相差を検出し、
前記第１の方向の第１のラインに配列された前記第２のＢ画素の出力信号と、前記第２のラインに配設された第１のＢ画素の出力信号とに基づいて第２の位相差を検出し、
前記検出した第１、第２の位相差を平均して前記位相差を検出する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第１の位相差画素と第２の位相差画素とは、前記第１の方向の１ライン上に交互に配列され、
前記位相差検出部は、
前記第１の方向の第３のラインに配列された前記第１の位相差画素の出力信号と、前記第３のラインと近接した第４のラインに配設された第２の位相差画素の出力信号とに基づいて第３の位相差を検出し、
前記第１の方向の第３のラインに配列された前記第２の位相差画素の出力信号と、前記第４のラインに配設された第１の位相差画素の出力信号とに基づいて第４の位相差を検出し、
前記検出した第３、第４の位相差を平均して前記位相差を検出する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記撮像素子のライン毎に順次信号を読み出すローリング読出部と、
前記撮像素子に入射する光を遮断する機械的シャッタと、を備え、
前記位相差検出部は、前記機械的シャッタを開いた状態で前記ローリング読出部により連続的に読み出された信号に基づいて連続的に位相差を検出する、
請求項４又は５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記位相差検出部により検出された位相差と前記第１、第２の位相差画素の少なくとも一方の位相差画素への周辺画素からの混色率とに基づいて前記撮影レンズのデフォーカス量を求めるデフォーカス量算出部を備え、
前記焦点調節部は、前記デフォーカス量算出部により求めたデフォーカス量がゼロになる位置に前記撮影レンズを移動させる、
請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記位相差検出部は、
前記第１、第２の位相差画素の少なくとも一方の位相差画素への周辺画素からの混色率及び周辺画素の出力信号に基づいて前記第１、第２の位相差画素の少なくとも一方の位相差画素の出力信号を補正し、
補正後の第１、第２の位相差画素の出力信号に基づいて前記位相差を検出する、
請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記第１、第２の位相差画素のうちのいずれか一方の位相差画素の前記第１の方向に隣接してＲ画素が配置され、
前記周辺画素からの混色率は、前記第１の方向に隣接してＲ画素が配置された位相差画素へのＲ画素からの混色率である、
請求項７又は８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記位相差検出部は、前記第１のＢ画素の出力信号と第２のＢ画素の出力信号との比に基づいて前記周辺画素からの混色率を求める、請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記撮像素子は、前記第１、第２の方向に第１、第２のＢ画素を有し、かつ前記第１、第２の方向に垂直な第３、第４の方向に前記第１、第２のＢ画素を有し、
前記位相差検出部は、前記第１、第２の方向の第１、第２のＢ画素、又は第３、第４の方向の第１、第２のＢ画素の出力信号に基づいて位相差を検出する、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記第１、第２の方向は、撮像装置本体を水平に構えたときの左右方向であり、
横撮り撮影か縦撮り撮影かを検出する縦横検出部を備え、
前記位相差検出部は、
前記縦横検出部により横撮り撮影が検出されると、前記第１、第２の方向の第１、第２のＢ画素の出力信号に基づいて位相差を検出し、
前記縦横検出部により縦撮り撮影が検出されると、前記第３、第４の方向の第１、第２のＢ画素の出力信号に基づいて位相差を検出する、
請求項１１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記撮像素子は、前記第１、第２の方向及び第１、第２の方向に垂直な第３、第４の方向に６×６画素に対応するカラーフィルタの基本配列パターンを有し、該基本配列パターンが前記第１、第２の方向及び第３、第４の方向に繰り返し配設され、
前記基本配列パターンは、
３×３画素に対応する第１の配列であって、中心と４隅にＧフィルタが配置され、中心のＧフィルタを挟んで上下にＢフィルタが配置され、左右にＲフィルタが配列された第１の配列と、
３×３画素に対応する第２の配列であって、中心と４隅にＧフィルタが配置され、中心のＧフィルタを挟んで上下にＲフィルタが配置され、左右にＢフィルタが配列された第２の配列とが、それぞれ対角位置に配置されて構成され、
前記撮像素子の焦点検出領域の前記第１、第２の配列の４隅の１つのＧフィルタを有する画素が、それぞれ前記第１、第２の位相差画素として構成されている、
請求項１から１２のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１４】
撮影レンズと、
少なくとも赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）画素と、前記撮影レンズの異なる第１、第２の領域を通過した被写体像が瞳分割されてそれぞれ結像される第１、第２の位相差画素とを含み、前記Ｒ画素のうち第１のＲ画素に対して最小ピッチで隣接する第１の方向の第１のＢ画素と前記Ｒ画素のうち第２のＲ画素に対して前記第１の方向とは逆の第２の方向に隣接する第２のＢ画素とを有し、前記第１、第２の位相差画素のうちの少なくとも一方の位相差画素は前記第１の方向または第２の方向に隣接してＲ画素が配置される撮像素子と、
前記撮像素子に設定された焦点検出領域内の前記第１、第２の位相差画素の各出力信号に基づいて各出力信号の位相差を検出する位相差検出部と、
前記位相差検出部により出力された位相差に基づいて前記撮影レンズの焦点位置を調節する焦点調節部と、を備え、
前記位相差検出部は、前記第１、第２の位相差画素の少なくとも一方の位相差画素への周辺画素からの混色率を前記第１のＢ画素の出力信号と第２のＢ画素の出力信号との少なくとも一方の出力信号に基づいて求め、かつ前記求めた混色率及び前記周辺画素の出力信号に基づいて前記第１、第２の位相差画素の少なくとも一方の位相差画素の出力信号を補正する、
撮像装置。
【請求項１５】
前記焦点検出領域の出力信号に基づいて前記焦点検出領域における被写体色が赤色か否かを判別する判別部を備え、
前記位相差検出部は、前記判別部により前記焦点検出領域における被写体色が赤色であると判別されると、前記第１のＢ画素の出力信号と第２のＢ画素の出力信号の少なくとも一方の出力信号から前記周辺画素からの混色率を求め、
前記混色率及び周辺画素の出力信号に基づいて前記第１、第２の位相差画素の少なくとも一方の位相差画素の出力信号を補正し、前記補正がされた第１、第２の位相差画素の出力信号に基づいて前記位相差を検出する、
請求項１４に記載の撮像装置。
【請求項１６】
撮影レンズと、
少なくとも赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）画素と、前記撮影レンズの異なる第１、第２の領域を通過した被写体像が瞳分割されてそれぞれ結像される第１、第２の位相差画素とを含み、前記Ｒ画素のうち第１のＲ画素に対して最小ピッチで隣接する第１の方向の第１のＢ画素と前記Ｒ画素のうち第２のＲ画素に対して前記第１の方向とは逆の第２の方向に隣接する第２のＢ画素とを有し、前記第１、第２の位相差画素のうちの少なくとも一方の位相差画素は前記第１の方向または第2の方向に隣接してＲ画素が配置される撮像素子と、
前記撮像素子に設定された焦点検出領域内の前記第１、第２の位相差画素の各出力信号に基づいて各出力信号の位相差を検出する位相差検出部と、
前記位相差検出部により検出された位相差と前記第１、第２の位相差画素の少なくとも一方の位相差画素への周辺画素からの混色率とに基づいて前記撮影レンズのデフォーカス量を求めるデフォーカス量算出部と、
前記デフォーカス量算出部により求めたデフォーカス量がゼロになる位置に前記撮影レンズを移動させる焦点調節部と、を備え、
前記位相差検出部は、前記第１のＢ画素の出力信号と第２のＢ画素の出力信号の少なくとも一方の出力信号に基づいて前記周辺画素からの混色率を求める、
撮像装置。
【請求項１７】
前記焦点検出領域の出力信号に基づいて前記焦点検出領域における被写体色が赤色か否かを判別する判別部を備え、
前記位相差検出部は、前記判別部により前記焦点検出領域における被写体色が赤色であると判別されると、前記第１のＢ画素の出力信号と第２のＢ画素の出力信号の少なくとも一方の出力信号から前記周辺画素からの混色率を求め、
前記デフォーカス量算出部は、前記位相差検出部により検出された位相差と前記周辺画素からの混色率とに基づいて前記撮影レンズのデフォーカス量を求める、
請求項１６に記載の撮像装置。
【請求項１８】
少なくとも赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）画素と、撮影レンズの異なる第１、第２の領域を通過した被写体像が瞳分割されてそれぞれ結像される第１、第２の位相差画素とを含み、前記Ｒ画素のうち第１のＲ画素に対して最小ピッチで隣接する第１の方向の第１のＢ画素と前記Ｒ画素のうち第２のＲ画素に対して前記第１の方向とは逆の第２の方向に隣接する第２のＢ画素とを有する撮像素子から出力信号を取得する信号取得工程と、
前記信号取得工程で取得した出力信号のうちの前記撮像素子に設定された焦点検出領域の出力信号に基づいて前記焦点検出領域における被写体色が赤色か否かを判別する判別工程と、
前記判別工程により前記焦点検出領域における被写体色が赤色でないと判別されると、前記焦点検出領域内の前記第１、第２の位相差画素の各出力信号に基づいて各出力信号の位相差を検出し、前記判別工程により前記焦点検出領域における被写体色が赤色であると判別されると、前記焦点検出領域内の前記第１、第２のＢ画素の各出力信号に基づいて各出力信号の位相差を検出する位相差検出工程と、
前記位相差検出工程により検出された位相差に基づいて前記撮影レンズの焦点位置を調節する焦点調節工程と、
を含む自動焦点調節方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置及び自動焦点調節方法に係り、特に撮像した信号の位相差を検出して自動的に焦点調節を行う撮像装置及び自動焦点調節方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像素子の一部に第１、第２の位相差画素を設け、第１、第２の位相差画素の出力信号の位相差を検出し、検出した位相差に基づいてフォーカスレンズの焦点位置を調節する自動焦点調節（位相差ＡＦ）が知られている。【０００３】
撮像素子の一部に第１、第２の位相差画素を設けると、第１、第２の位相差画素に隣接する色の異なる他の画素からのクロストークの影響を受け、焦点検出精度が低下するという問題がある。【０００４】
この問題を解決するために、特許文献１に記載の焦点検出装置は、周囲の画素の出力信号に応じて第１、第２の位相差画素の出力信号を補正し、補正後の信号に基づいて位相差を検出するようにしている。【０００５】
一方、位相差画素に隣接する画素が飽和すると、正しくクロストーク補正が行われず、焦点検出結果に誤差が生じるという別の問題が発生する。【０００６】
この問題を解決するために、特許文献２に記載の撮像装置は、位相差画素の周囲の画素が飽和しているか否かを判定し、この判定結果に応じてクロストーク補正を切り替えるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１２２５２４号公報
【特許文献２】特開２０１１−２５７５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の位相差画素は、ＲＧＢの各画素の分光感度特性を加算したような分光感度特性を有する白画素であり、特許文献２に記載の位相差画素はＧ画素であり、これらの位相差画素の出力信号をクロストーク補正しても極端に赤い被写体や色温度が低い場合には、位相差を精度よく検出するために必要な信号出力が得られず、精度のよい位相差ＡＦを行うことができないという問題がある。【０００９】
また、特許文献１、２に記載の撮像素子は、いずれも赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）画素のうちのＧ画素が市松状に配置され、Ｒ画素、Ｂ画素が交互に線順次に配置されている、いわゆるベイヤ配列のカラーフィルタを有するものであり、Ｒ画素とＢ画素とが最小ピッチで隣接して配設されておらず、Ｒ画素とＢ画素との間で混色と呼ばれる電荷のまざり（クロストーク）は生じない。【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、極端に赤い被写体や色温度が低い場合でも位相差ＡＦを精度よく行うことができる撮像装置及び自動焦点調節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】
【００１１】
前記目的を達成するために本発明の一の態様に係る撮像装置は、撮影レンズと、少なくとも赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）画素と、撮影レンズの異なる第１、第２の領域を通過した被写体像が瞳分割されてそれぞれ結像される第１、第２の位相差画素とを含み、Ｒ画素のうち第１のＲ画素に対して最小ピッチで隣接する第１の方向の第１のＢ画素とＲ画素のうち第２のＲ画素に対して第１の方向とは逆の第２の方向に隣接する第２のＢ画素とを有する撮像素子と、撮像素子に設定された焦点検出領域の出力信号に基づいて焦点検出領域における被写体色が赤色か否かを判別する判別部と、判別部により焦点検出領域における被写体色が赤色でないと判別されると、焦点検出領域内の第１、第２の位相差画素の各出力信号に基づいて各出力信号の位相差を検出し、判別部により焦点検出領域における被写体色が赤色であると判別されると、焦点検出領域内の第１、第２のＢ画素の各出力信号に基づいて各出力信号の位相差を検出する位相差検出部と、位相差検出部により検出された位相差に基づいて撮影レンズの焦点位置を調節する焦点調節部と、を備えている。【００１２】
本発明の一の態様に係る撮像素子は、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素、第１、第２の位相差画素とを含み、第１、第２のＲ画素に対して第１、第２の方向にそれぞれ最小ピッチで隣接するＢ画素（第１、第２のＢ画素）を有している。撮像素子の予め設定された焦点検出領域における被写体色が赤色か否かを判別し、被写体色が赤色でないと判別されると、焦点検出領域内の第１、第２の位相差画素の各出力信号に基づいて位相差を検出する。一方、焦点検出領域における被写体色が赤色であると判別されると、焦点検出領域内の第１、第２のＢ画素の各出力信号に基づいて位相差を検出する。【００１３】
極端に赤い被写体や色温度が低い場合（被写体反射色が長波長に偏った場合）、Ｒ画素からの角度依存性を持つ混色と第１、第２の位相差画素自体の角度依存性が混ざってしまい、第１、第２の位相差画素の出力信号に基づいて精度よく位相差ＡＦを行うことができない。一方、極端に赤い被写体や色温度が低い場合、第１、第２のＢ画素は、隣接するＲ画素からの角度依存性を持つ混色が多くなり、特に被写体色が赤い場合、Ｒ画素からの混色成分が多くなり、画素本来の出力よりも混色成分が上回ることがある。本発明は、隣接するＲ画素からの角度依存性を持つ混色を利用し、被写体色が赤い場合には、第１、第２のＢ画素を位相差画素として使用し、第１、第２のＢ画素の出力信号に基づいて精度よく位相差ＡＦを行うことができる。尚、被写体色が赤い場合の専用の位相差画素を設ける必要がなく、撮像素子の通常のＢ画素を使用して位相差を検出するため、解像度を犠牲にすることがない。【００１４】
本発明の他の態様に係る撮像装置において、判別部は、撮像素子の予め設定された焦点検出領域のＲ画素の出力信号の積算値とＧ画素の出力信号の積算値との比を算出し、算出した比を予め設定した閾値と比較して焦点検出領域における被写体色が赤色と判別することが好ましい。【００１５】
被写体色が赤い場合、Ｒ画素の出力に比べてＧ画素の出力が小さくなる結果、Ｒ画素の出力信号の積算値とＧ画素の出力信号の積算との比は、大きく変化する。したがって、比と予め設定した閾値とを比較することより焦点検出領域における被写体色が赤色か否かを判別することができる。尚、第１、第２の位相差画素の出力信号による位相差ＡＦよりも第１、第２のＢ画素の出力信号による位相差ＡＦの精度が高くなるときの比を試験等により求め、このときの比を閾値とすることができる。【００１６】
本発明の更に他の態様に係る撮像装置において、第１、第２の位相差画素は、それぞれＧのフィルタ又は無色のフィルタが配置された画素であることが好ましい。Ｇのフィルタ又は無色のフィルタが配置された画素の出力信号は、他の色の画素の出力信号に比べて輝度信号に寄与し、位相差ＡＦに好適だからである。【００１７】
本発明の更に他の態様に係る撮像装置において、第１のＢ画素と第２のＢ画素とは、第１の方向の１ライン上に交互に配列され、位相差検出部は、第１の方向の第１のラインに配列された第１のＢ画素の出力信号と、第１のラインと近接した第２のラインに配設された第２のＢ画素の出力信号とに基づいて第１の位相差を検出し、第１の方向の第１のラインに配列された第２のＢ画素の出力信号と、第２のラインに配設された第１のＢ画素の出力信号とに基づいて第２の位相差を検出し、検出した第１、第２の位相差を平均して位相差を検出することが好ましい。これにより、第１のライン上の第１、第２のＢ画素と、第２のライン上の第１、第２のＢ画素とが相対的にずれても、その影響を受けずに位相差を検出することができる。【００１８】
本発明の更に他の態様に係る撮像装置において、第１の位相差画素と第２の位相差画素とは、第１の方向の１ライン上に交互に配列され、位相差検出部は、第１の方向の第３のラインに配列された第１の位相差画素の出力信号と、第３のラインと近接した第４のラインに配設された第２の位相差画素の出力信号とに基づいて第３の位相差を検出し、第１の方向の第３のラインに配列された第２の位相差画素の出力信号と、第４のラインに配設された第１の位相差画素の出力信号とに基づいて第４の位相差を検出し、検出した第３、第４の位相差を平均して位相差を検出することが好ましい。これにより、第３のライン上の第１、第２の位相差画素と、第２のライン上の第１、第２の位相差画素とが相対的にずれても、その影響を受けずに位相差を検出することができる。【００１９】
本発明の更に他の態様に係る撮像装置において、撮像素子のライン毎に順次信号を読み出すローリング読出部と、撮像素子に入射する光を遮断する機械的シャッタと、を備え、位相差検出部は、機械的シャッタを開いた状態でローリング読出部により連続的に読み出された信号に基づいて連続的に位相差を検出することが好ましい。これにより、機械的シャッタを使用しなくてもローリング読み出しの影響を受けずに位相差を検出することができ、特に動画時の位相差ＡＦが可能であるとともに、静止画時でも位相差ＡＦを高速化することができる。【００２０】
本発明の他の態様に係る撮像装置において、位相差検出部により検出された位相差と第１、第２の位相差画素の少なくとも一方の位相差画素への周辺画素からの混色率とに基づいて撮影レンズのデフォーカス量を求めるデフォーカス量算出部を備え、焦点調節部は、デフォーカス量算出部により求めたデフォーカス量がゼロになる位置に撮影レンズを移動させることが好ましい。デフォーカス量算出部は、混色がない場合の位相差とデフォーカス量との関係を示す関係式を、混色率により補正し、検出された位相差と補正した関係式によりデフォーカス量を求めるようにしてもよいし、混色率毎に位相差とデフォーカス量との関係を示すテーブルを有し、検出された位相差と混色率とに基づいて対応するデフォーカス量をテーブルから読み出すようにしてもよい。【００２１】
本発明の他の態様に係る撮像装置において、位相差検出部は、第１、第２の位相差画素の少なくとも一方の位相差画素への周辺画素からの混色率及び周辺画素の出力信号に基づいて第１、第２の位相差画素の少なくとも一方の位相差画素の出力信号を補正し、補正後の第１、第２の位相差画素の出力信号に基づいて位相差を検出することが好ましい。被写体色が極端に赤くない場合には、第１、第２の位相差画素の出力信号に基づいて位相差を検出するが、この場合でも第１、第２の位相差画素の少なくとも一方の位相差画素は、周辺画素からの混色の影響を受ける。そこで、第１、第２の位相差画素の少なくとも一方の位相差画素の出力信号に対して混色成分を除去する補正を行い、補正後の第１、第２の位相差画素の出力信号に基づいて位相差を検出するようにしている。【００２２】
本発明の他の態様に係る撮像装置において、第１、第２の位相差画素のうちのいずれか一方の位相差画素の第１の方向に隣接してＲ画素が配置され、周辺画素からの混色率は、第１の方向に隣接してＲ画素が配置された位相差画素へのＲ画素からの混色率である。【００２３】
本発明の更に他の態様に係る撮像装置において、位相差検出部は、第１のＢ画素の出力信号と第２のＢ画素の出力信号との比に基づいて混色率を求めることが好ましい。【００２４】
本発明の更に他の態様に係る撮像装置において、撮像素子は、第１、第２の方向に第１、第２のＢ画素を有し、かつ第１、第２の方向に垂直な第３、第４の方向に第１、第２のＢ画素を有し、位相差検出部は、第１、第２の方向の第１、第２のＢ画素、又は第３、第４の方向の第１、第２のＢ画素の出力信号に基づいて位相差を検出することが好ましい。【００２５】
本発明の更に他の態様に係る撮像装置において、第１、第２の方向は、撮像装置本体を水平に構えたときの左右方向であり、横撮り撮影か縦撮り撮影かを検出する縦横検出部を備え、位相差検出部は、縦横検出部により横撮り撮影が検出されると、第１、第２の方向の第１、第２のＢ画素の出力信号に基づいて位相差を検出し、縦横検出部により縦撮り撮影が検出されると、第３、第４の方向の第１、第２のＢ画素の出力信号に基づいて位相差を検出することが好ましい。【００２６】
第１、第２のＢ画素は、撮像素子の全領域にわたって配置されており、第１、第２の方向及び第１、第２の方向に垂直な第３、４の方向に存在している。横撮り撮影か縦撮り撮影かに応じて第１、第２の方向の第１、第２のＢ画素の出力信号、又は第３、第４の方向の第１、第２のＢ画素の出力信号に基づいて位相差を検出することにより、横撮り撮影か縦撮り撮影かにかかわらず、同じ精度の位相差ＡＦを行うことができる。【００２７】
本発明の更に他の態様に係る撮像装置において、撮像素子は、第１、第２の方向及び第１、第２の方向に垂直な第３、第４の方向に６×６画素に対応するカラーフィルタの基本配列パターンを有し、基本配列パターンが第１、第２の方向及び第３、第４の方向に繰り返し配設され、基本配列パターンは、３×３画素に対応する第１の配列であって、中心と４隅にＧフィルタが配置され、中心のＧフィルタを挟んで上下にＢフィルタが配置され、左右にＲフィルタが配列された第１の配列と、３×３画素に対応する第２の配列であって、中心と４隅にＧフィルタが配置され、中心のＧフィルタを挟んで上下にＲフィルタが配置され、左右にＢフィルタが配列された第２の配列とが、それぞれ対角位置に配置されて構成され、撮像素子の焦点検出領域の第１、第２の配列の４隅の１つのＧフィルタを有する画素が、それぞれ第１、第２の位相差画素として構成されていることが好ましい。第１、第２の位相差画素は、撮像素子の全領域に配置してもよいし、特定の領域のみに配置してもよい。尚、第１、第２の位相差画素を撮像素子の全領域に配置した場合でも、全領域中の任意の位置に焦点検出領域を設定し、設定した焦点検出領域内の第１、第２の位相差画素の出力信号を位相差の検出に使用する。【００２８】
本発明の更に他の態様に係る撮像装置は、撮影レンズと、少なくとも赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）画素と、撮影レンズの異なる第１、第２の領域を通過した被写体像が瞳分割されてそれぞれ結像される第１、第２の位相差画素とを含み、Ｒ画素のうち第１のＲ画素に対して最小ピッチで隣接する第１の方向の第１のＢ画素とＲ画素のうち第２のＲ画素に対して第１の方向とは逆の第２の方向に隣接する第２のＢ画素とを有し、第１、第２の位相差画素のうちの少なくとも一方の位相差画素は第１の方向または第２の方向に隣接してＲ画素が配置される撮像素子と、撮像素子に設定された焦点検出領域内の第１、第２の位相差画素の各出力信号に基づいて各出力信号の位相差を検出する位相差検出部と、位相差検出部により出力された位相差に基づいて撮影レンズの焦点位置を調節する焦点調節部と、を備え、位相差検出部は、第１、第２の位相差画素の少なくとも一方の位相差画素への周辺画素からの混色率を第１のＢ画素の出力信号と第２のＢ画素の出力信号との少なくとも一方の出力信号に基づいて求め、かつ求めた混色率及び周辺画素の出力信号に基づいて第１、第２の位相差画素の少なくとも一方の位相差画素の出力信号を補正する。【００２９】
本発明の更に他の態様に係る撮像装置において、焦点検出領域の出力信号に基づいて焦点検出領域における被写体色が赤色か否かを判別する判別部を備え、位相差検出部は、判別部により焦点検出領域における被写体色が赤色であると判別されると、第１のＢ画素の出力信号と第２のＢ画素の出力信号の少なくとも一方の出力信号から周辺画素からの混色率を求め、混色率及び周辺画素の出力信号に基づいて第１、第２の位相差画素の少なくとも一方の位相差画素の出力信号を補正し、補正がされた第１、第２の位相差画素の出力信号に基づいて位相差を検出することが好ましい。【００３０】
本発明の更に他の態様に係る撮像装置は、撮影レンズと、少なくとも赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）画素と、撮影レンズの異なる第１、第２の領域を通過した被写体像が瞳分割されてそれぞれ結像される第１、第２の位相差画素とを含み、Ｒ画素のうち第１のＲ画素に対して最小ピッチで隣接する第１の方向の第１のＢ画素とＲ画素のうち第２のＲ画素に対して第１の方向とは逆の第２の方向に隣接する第２のＢ画素とを有し、第１、第２の位相差画素のうちの少なくとも一方の位相差画素は第１の方向または第2の方向に隣接してＲ画素が配置される撮像素子と、撮像素子に設定された焦点検出領域内の第１、第２の位相差画素の各出力信号に基づいて各出力信号の位相差を検出する位相差検出部と、位相差検出部により検出された位相差と第１、第２の位相差画素の少なくとも一方の位相差画素への周辺画素からの混色率とに基づいて撮影レンズのデフォーカス量を求めるデフォーカス量算出部と、デフォーカス量算出部により求めたデフォーカス量がゼロになる位置に撮影レンズを移動させる焦点調節部と、を備え、位相差検出部は、第１のＢ画素の出力信号と第２のＢ画素の出力信号の少なくとも一方の出力信号に基づいて周辺画素からの混色率を求める。【００３１】
本発明の更に他の態様に係る撮像装置において、焦点検出領域の出力信号に基づいて焦点検出領域における被写体色が赤色か否かを判別する判別部を備え、位相差検出部は、判別部により焦点検出領域における被写体色が赤色であると判別されると、第１のＢ画素の出力信号と第２のＢ画素の出力信号の少なくとも一方の出力信号から周辺画素からの混色率を求め、デフォーカス量算出部は、位相差検出部により検出された位相差と周辺画素からの混色率とに基づいて撮影レンズのデフォーカス量を求めることが好ましい。【００３２】
本発明の更に他の態様に係る自動焦点調節方法は、少なくとも赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）画素と、撮影レンズの異なる第１、第２の領域を通過した被写体像が瞳分割されてそれぞれ結像される第１、第２の位相差画素とを含み、Ｒ画素のうち第１のＲ画素に対して最小ピッチで隣接する第１の方向の第１のＢ画素とＲ画素のうち第２のＲ画素に対して第１の方向とは逆の第２の方向に隣接する第２のＢ画素とを有する撮像素子から出力信号を取得する信号取得工程と、信号取得工程で取得した出力信号のうちの撮像素子に設定された焦点検出領域の出力信号に基づいて焦点検出領域における被写体色が赤色か否かを判別する判別工程と、判別工程により焦点検出領域における被写体色が赤色でないと判別されると、焦点検出領域内の第１、第２の位相差画素の各出力信号に基づいて各出力信号の位相差を検出し、判別工程により焦点検出領域における被写体色が赤色であると判別されると、焦点検出領域内の第１、第２のＢ画素の各出力信号に基づいて各出力信号の位相差を検出する位相差検出工程と、位相差検出工程により検出された位相差に基づいて撮影レンズの焦点位置を調節する焦点調節工程と、を含むようにしている。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、極端に赤い被写体や色温度が低い場合でも通常のＢ画素の出力信号を使用して位相差ＡＦを精度よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明に係る撮像装置の実施形態を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示した撮像装置の背面図である。
【図３】図３は、図１に示した撮像装置の内部構成の実施形態を示すブロック図である。
【図４】図４は、撮像素子に配置された新規のカラーフィルタ配列を示す図である。
【図５】図５は、図４に示した基本配列パターンを３×３画素に４分割した状態に関して示した図である。
【図６Ａ】図６Ａは、撮像素子内の第１、第２の位相差画素の配置及び位相差画素として使用可能なＢ画素の配置を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、撮像素子内の第１、第２の位相差画素の配置及び位相差画素として使用可能なＢ画素の配置を示す他の図である。
【図７Ａ】図７Ａは、位相差画素の構成例を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、位相差画素の構成例を示す他の図である。
【図８Ａ】図８Ａは、位相差画素として使用可能なＢ画素を説明するために用いた図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、位相差画素として使用可能なＢ画素を説明するために用いた他の図である。
【図９】図９は、本発明に係る自動焦点調節方法を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、撮像素子の撮像領域とＡＦ領域を示す図である。
【図１１】図１１は、ＡＦ領域内の画素の信号から被写体色を判別する方法を説明するために用いた図である。
【図１２】図１２は、位相差画素として使用されるＢ画素の配置を示す図である。
【図１３】図１３は、第１、第２の位相差画素の配置を示す図である。
【図１４】図１４は、位相差とデフォーカス量との関係式の一例を示すグラフである。
【図１５】図１５は、撮像素子に配置されるカラーフィルタ配列の他の実施形態を示す図である。
【図１６】図１６は、図１５に示した基本配列パターンを３×３画素に４分割した状態に関して示した図である。
【図１７】図１７は、撮像装置の他の実施形態であるスマートフォンの外観図である。
【図１８】図１８は、スマートフォンの要部構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、添付図面に従って本発明に係る撮像装置及び自動焦点調節方法の好ましい実施の形態について詳説する。
【００３６】
［撮像装置］
図１及び図２はそれぞれ本発明に係る撮像装置の実施形態を示す斜視図及び背面図である。この撮像装置１０は、レンズを通った光を撮像素子で受け、デジタル信号に変換して記録メディアに記録するデジタルカメラである。
【００３７】
図１に示すように、撮像装置１０は、その正面に撮影レンズ（撮影光学系）１２、ストロボ１等が配設され、上面にはシャッタボタン２、電源／モードスイッチ３、モードダイヤル４等が配設されている。一方、図２に示すように、カメラ背面には、３Ｄ表示用の液晶モニタ３０、ズームボタン５、十字ボタン６、ＭＥＮＵ／ＯＫボタン７、再生ボタン８、ＢＡＣＫボタン９等が配設されている。
【００３８】
撮影レンズ１２は、沈胴式のズームレンズで構成されており、電源／モードスイッチ３によってカメラのモードを撮影モードに設定することにより、カメラ本体から繰り出される。ストロボ１は、主要被写体に向けてストロボ光を照射するものである。
【００３９】
シャッタボタン２は、いわゆる「半押し」と「全押し」とからなる２段ストローク式のスイッチで構成されている。撮像装置１０は、撮影モードで駆動しているときは、このシャッタボタン２が「半押し」されることにより、ＡＥ／ＡＦが作動し、「全押し」されることにより、撮影を実行する。また、撮像装置１０は、撮影モードで駆動しているときは、このシャッタボタン２が「全押し」されることにより、撮影を実行する。
【００４０】
電源／モードスイッチ３は、撮像装置１０の電源をＯＮ／ＯＦＦする電源スイッチとしての機能と、撮像装置１０のモードを設定するモードスイッチとしての機能とを併せ持っており、「ＯＦＦ位置」と「再生位置」と「撮影位置」との間をスライド自在に配設されている。撮像装置１０は、電源／モードスイッチ３をスライドさせて、「再生位置」又は「撮影位置」に合わせることにより、電源がＯＮになり、「ＯＦＦ位置」に合わせることにより、電源がＯＦＦになる。そして、電源／モードスイッチ３をスライドさせて、「再生位置」に合わせることにより、「再生モード」に設定され、「撮影位置」に合わせることにより、「撮影モード」に設定される。
【００４１】
モードダイヤル４は、撮像装置１０の撮影モードを設定する撮影モード設定手段として機能し、このモードダイヤルの設定位置により、撮像装置１０の撮影モードが様々なモードに設定される。例えば、静止画撮影を行う「静止画撮影モード」、動画撮影を行う「動画撮影モード」等である。
【００４２】
液晶モニタ３０は、撮影モード時のライブビュー画像（スルー画像）の表示、再生モード時の静止画又は動画の表示を行うとともに、メニュー画面の表示等を行うことでグラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）の一部として機能する。
【００４３】
ズームボタン５は、ズームを指示するズーム指示手段として機能し、望遠側へのズームを指示するテレボタン５Ｔと、広角側へのズームを指示するワイドボタン５Ｗとからなる。撮像装置１０は、撮影モード時に、このテレボタン５Ｔとワイドボタン５Ｗとが操作されることにより、撮影レンズ１２の焦点距離が変化する。また、再生モード時に、このテレボタン５Ｔとワイドボタン５Ｗとが操作されることにより、再生中の画像が拡大、縮小する。
【００４４】
十字ボタン６は、上下左右の４方向の指示を入力する操作部であり、メニュー画面から項目を選択したり、各メニューから各種設定項目の選択を指示したりするボタン（カーソル移動操作手段）として機能する。左／右キーは再生モード時のコマ送り（順方向／逆方向送り）ボタンとして機能する。
【００４５】
ＭＥＮＵ／ＯＫボタン７は、液晶モニタ３０の画面上にメニューを表示させる指令を行うためのメニューボタンとしての機能と、選択内容の確定及び実行などを指令するＯＫボタンとしての機能とを兼備した操作キーである。
【００４６】
再生ボタン８は、撮影記録した静止画又は動画を液晶モニタ３０に表示させる再生モードに切り替えるためのボタンである。
【００４７】
ＢＡＣＫボタン９は、入力操作のキャンセルや一つ前の操作状態に戻すことを指示するボタンとして機能する。
【００４８】
［撮像装置の内部構成］
図３は上記撮像装置１０の内部構成の実施形態を示すブロック図である。この撮像装置１０は、撮像した画像をメモリカード５４に記録するもので、装置全体の動作は、中央処理装置（ＣＰＵ）４０によって統括制御される。
【００４９】
撮像装置１０には、シャッタボタン、モードダイヤル、再生ボタン、ＭＥＮＵ／ＯＫキー、十字キー、ズームボタン、ＢＡＣＫキー等の操作部３８が設けられている。この操作部３８からの信号はＣＰＵ４０に入力され、ＣＰＵ４０は入力信号に基づいて撮像装置１０の各回路を制御し、例えば、イメージセンサの駆動制御、レンズ駆動制御、絞り駆動制御、撮影動作制御、画像処理制御、画像データの記録／再生制御、液晶モニタ３０の表示制御などを行う。
【００５０】
電源／モードスイッチ３により撮像装置１０の電源がＯＮされると、図示しない電源部から各ブロックへ給電され、撮像装置１０の駆動が開始される。
【００５１】
撮影レンズ１２、絞り１４、メカシャッタ（機械的シャッタ）１５等を通過した光束は、ＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型のカラーイメージセンサである撮像素子１６に結像される。尚、撮像素子１６は、ＣＭＯＳ型に限らず、ＸＹアドレス型、又はＣＣＤ（Charge Coupled Device）型のカラーイメージセンサでもよい。
【００５２】
撮像素子１６は、多数の受光素子（フォトダイオード）が２次元配列されており、各フォトダイオードの受光面に結像された被写体像は、その入射光量に応じた量の信号電圧（または電荷）に変換され、撮像素子１６内のＡ／Ｄ変換器を介してデジタル信号に変換されて出力される。
【００５３】
＜撮像素子の実施形態＞
図４は、上記撮像素子１６の実施形態を示す図であり、特に撮像素子１６の受光面上に配置されている新規のカラーフィルタ配列に関して示している。
【００５４】
この撮像素子１６のカラーフィルタ配列は、Ｍ×Ｎ（６×６）画素に対応する基本配列パターンＰ（太枠で示したパターン）を含み、この基本配列パターンＰ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、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（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フィルタが周期性をもって配列されているため、撮像素子１６から読み出されるＲＧＢのＲＡＷデータ（モザイク画像）の画像処理等を行う際に、繰り返しパターンに従って処理を行うことができる。
【００５５】
図４に示すカラーフィルタ配列は、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、斜め右上、及び斜め左上方向の各ライン内に１以上配置されている。
【００５６】
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、及び斜め右上、及び斜め左上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デモザイク処理の再現精度を向上させることができる。ここで「デモザイク処理」とは、単板式のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列に伴うＲＧＢのモザイク画像から画素毎にＲＧＢの全ての色情報を算出（同時式に変換）する処理であって、デモザイキング処理、又は同時化処理とも言われる（本明細書内において同じ）。
【００５７】
また、図４に示すカラーフィルタ配列は、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、それぞれ基本配列パターンＰの水平、及び垂直方向の各ライン内に１つ以上配置されている。
【００５８】
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、偽色（色モワレ）の発生を低減することができる。これにより、偽色の発生を低減（抑制）するための光学ローパスフィルタを省略することができる。尚、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。
【００５９】
更に、図４に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰは、その基本配列パターン内におけるＲ、Ｇ、Ｂフィルタに対応するＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の画素数が、それぞれ８画素、２０画素、８画素になっている。即ち、ＲＧＢ画素の各画素数の比率は、２：５：２になっており、輝度信号を得るために最も寄与するＧ画素の画素数の比率は、他の色のＲ画素、Ｂ画素の画素数の比率よりも大きくなっている。
【００６０】
上記のようにＧ画素の画素数とＲ，Ｂ画素の画素数との比率が異なり、特に輝度信号を得るために最も寄与するＧ画素の画素数の比率を、Ｒ，Ｂ画素の画素数の比率よりも大きくするようにしたため、デモザイク処理時におけるエリアシングを抑制することができるとともに、高周波再現性もよくすることができる。
【００６１】
図５は、図４に示した基本配列パターンＰを、３×３画素に４分割した状態に関して示している。
【００６２】
図５に示すように基本配列パターンＰは、実線の枠で囲んだ３×３画素のＡ配列と、破線の枠で囲んだ３×３画素のＢ配列とが、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。
【００６３】
Ａ配列及びＢ配列は、それぞれ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、Ａ配列は、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、一方、Ｂ配列は、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ている。即ち、Ａ配列とＢ配列とは、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。
【００６４】
また、Ａ配列とＢ配列の４隅のＧフィルタは、Ａ配列とＢ配列とが水平、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。
【００６５】
図６Ａ及び図６Ｂは、それぞれ図４に示した基本配列パターンＰとは異なる位置から切り出した６×６画素に対応する他の基本配列パターンＰ’である。
【００６６】
図６Ａに示すように、この実施形態では、Ａ配列の４隅のＧフィルタのうちの左上及び左下のＧフィルタの位置の画素が、それぞれ第１の位相差画素ｐ１及び第２の位相差画素ｐ２として構成され、Ｂ配列の４隅のＧフィルタのうちの左上及び左下のＧフィルタの位置の画素が、それぞれ第２の位相差画素ｐ２及び第１の位相差画素ｐ１として構成されている。
【００６７】
図７Ａ及び図７Ｂはそれぞれ第１の位相差画素ｐ１及び第２の位相差画素ｐ２の構成を示す要部拡大図である。
【００６８】
図７Ａに示すように第１の位相差画素ｐ１のフォトダイオードＰＤの前面側（マイクロレンズＬ側）には、遮光部材１６Ａが配設され、一方、図７Ｂに示すように第２の位相差画素ｐ２のフォトダイオードＰＤの前面側には、遮光部材１６Ｂが配設される。マイクロレンズＬ、及び遮光部材１６Ａ、１６Ｂは瞳分割手段としての機能を有し、図７Ａに示すように遮光部材１６Ａは、フォトダイオードＰＤの受光面の左半分を遮光する。そのため、第１の位相差画素ｐ１には、撮影レンズ１２の射出瞳を通過する光束の光軸の左側のみが受光される。また、図７Ｂに示すように遮光部材１６Ｂは、第２の位相差画素ｐ２のフォトダイオードＰＤの受光面の右半分を遮光する。そのため、第２の位相差画素ｐ２には、撮影レンズ１２の射出瞳を通過する光束の光軸の右側のみが受光される。このように、瞳分割手段であるマイクロレンズＬ及び遮光部材１６Ａ、１６Ｂにより、射出瞳を通過する光束が左右に分割され、それぞれ第１の位相差画素ｐ１及び第２の位相差画素ｐ２に入射する。
【００６９】
また、図６Ｂに示すように、この撮像素子１６のカラーフィルタ配列は、Ａ配列の中央のＧフィルタを挟んでＲフィルタが水平方向に配列され、一方、Ｂ配列の中央のＧフィルタを挟んでＢフィルタが水平方向に配列されているため、Ｒフィルタが配置された画素（Ｒ画素）とＢフィルタが配置された画素（Ｂ画素ｐ３〜ｐ６）とが、水平方向に最小ピッチで隣接している。更に、図６Ｂ上で、Ｂ画素ｐ３、ｐ５は、Ｒ画素の左方向に隣接し、Ｂ画素ｐ４、ｐ６は、Ｒ画素の右方向に隣接している。ここで、Ｂ画素ｐ３、ｐ５を第1のＢ画素とすると、Ｂ画素ｐ４、ｐ６が第２のＢ画素となる。
【００７０】
図８Ａ及び図８Ｂは、Ｒ、Ｂ、Ｇ画素が水平方向（左右方向）に配列された各画素の内部構成を示す図である。
【００７１】
図８Ａに示すように左方向からＲ光（被写体反射色が長波長に偏っている被検体光、極端に赤い被写体や色温度が低い場合の光）を入射すると、Ｂ画素には、左側に隣接するＲ画素からの角度依存性を持つ混色により、Ｒ光が入射して信号電荷が蓄積される。一方、図８Ｂに示すように右方向からＲ光を入射すると、Ｂ画素には、右側にＧ画素が隣接しているため、Ｒ画素からの角度依存性を持つ混色は発生せず、信号電荷は蓄積されないか、或いは混色が発生しても非常に少量である。
【００７２】
従って、図６Ｂに示したＲ画素の左方向に隣接しているＢ画素ｐ３、ｐ５は、図６Ｂ上で右方向からＲ光が入射すると、Ｒ画素からの角度依存性を持つ混色により信号電荷が蓄積され、一方、Ｒ画素の右方向に隣接しているＢ画素ｐ４、ｐ６は、図６Ｂ上で左方向からＲ光が入射すると、Ｒ画素からの角度依存性を持つ混色により信号電荷が蓄積される。即ち、Ｂ画素ｐ３、ｐ５とＢ画素ｐ４、ｐ６とは、Ｒ光に対して第１、第２の位相差画素として機能する。
【００７３】
図３に戻って、センサ駆動部（ローリング読出部）３２は、撮像素子１６からのデジタル信号（画像信号）の読み出しを司る部分であり、撮像素子１６からライン毎に順次画像信号を読み出す。
【００７４】
ＣＭＯＳイメージセンサにおける読出し方式は、上方から１ライン毎に順次リセット、順次読み出しを行う、ローリングシャ
ッタ方式となる事が知られている。このローリングシャッタ方式は、ライン毎に露光タイミングに時間差があるため、動く被写体の場合には、被写体の画像が歪むという問題がある。従って、静止画撮影時には、シャッタ駆動部３３によりメカシャッタ１５を開閉制御（露光時間を制御）してローリングシャッタによる歪みが発生しないようにしている。
【００７５】
撮像素子１６から読み出された画像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ信号）は画像入力コントローラ２２に出力される。
【００７６】
デジタル信号処理部２４は、画像入力コントローラ２２を介して入力するデジタルの画像信号に対して、オフセット処理、ホワイトバランス補正、ガンマ補正処理、デモザイク処理、ＹＣ処理等の信号処理を行う。
【００７７】
デジタル信号処理部２４により処理された画像データは、ＶＲＡＭ５０に入力される。ＶＲＡＭ５０には、それぞれが１コマ分の画像を表す画像データを記録するＡ領域とＢ領域とが含まれている。ＶＲＡＭ５０において１コマ分の画像を表す画像データがＡ領域とＢ領域とで交互に書き換えられる。ＶＲＡＭ５０のＡ領域及びＢ領域のうち、画像データが書き換えられている方の領域以外の領域から、書き込まれている画像データが読み出される。
【００７８】
ＶＲＡＭ５０から読み出された画像データは、ビデオエンコーダ２８においてエンコーディングされ、カメラ背面に設けられている液晶モニタ３０に出力され、これにより被写体像が連続的に液晶モニタ３０の表示画面上に表示される。
【００７９】
操作部３８のシャッタボタン２の第１段階の押下（半押し）があると、ＣＰＵ４０は、ＡＦ動作及びＡＥ（自動露出）動作を開始させ、レンズ駆動部３６を介して撮影レンズ１２内のフォーカスレンズを光軸方向に移動させ、フォーカスレンズが合焦位置にくるように制御する。
【００８０】
ＡＦ処理部（位相差検出部）４２は、本発明に係る位相差ＡＦ処理を行う部分であり、図６Ａに示した第１の位相差画素ｐ１，第２の位相差画素ｐ２の各出力信号を使用して位相差を検出し、又は図６Ｂに示したＢ画素ｐ３、ｐ５，Ｂ画素ｐ４、ｐ６の各出力信号を使用して位相差を検出する。尚、ＡＦ処理部４２による位相差検出の詳細については後述する。
【００８１】
ＣＰＵ４０は、ズームボタン５からのズーム指令に応じてレンズ駆動部３６を介してズームレンズを光軸方向に進退動作させ、焦点距離を変更させる。
【００８２】
また、シャッタボタン２の半押し時に撮像素子１６から出力される画像データは、ＡＥ検出部４４に取り込まれる。
【００８３】
ＡＥ検出部４４では、画面全体のＧ信号を積算し、又は画面中央部と周辺部とで異なる重みづけをしたＧ信号を積算し、その積算値をＣＰＵ４０に出力する。ＣＰＵ４０は、ＡＥ検出部４４から入力する積算値より被写体の明るさ（撮影Ｅｖ値）を算出し、この撮影ＥＶ値に基づいて絞り１４のＦ値及びメカシャッタ１５による露光時間（シャッタ速度）をプログラム線図にしたがって決定する。
【００８４】
尚、動画撮影時には、メカシャッタ１５を開放し、撮像素子１６から画像データを連続的に読み出し、上記と同様に被写体の明るさを算出し、センサ駆動部３２によりシャッタ速度（ローリングシャッタによる電荷蓄積時間）を制御する。
【００８５】
また、４７は、カメラ制御プログラム、撮像素子１６の欠陥情報、画像処理等に使用する各種のパラメータやテーブル等が記憶されているＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）である。
【００８６】
シャッタボタン２の半押しによりＡＥ動作及びＡＦ動作が終了し、シャッタボタンの第２段階の押下（全押し）があると、その押下に応答して撮像素子１６から出力される画像データが画像入力コントローラ２２からメモリ(SDRAM) ４８に入力し、一時的に記憶される。
【００８７】
メモリ４８に一時的に記憶された画像データは、デジタル信号処理部２４により適宜読み出され、ここで、オフセット処理、ホワイトバランス補正、感度補正を含むゲイン・コントロール処理、ガンマ補正処理、デモザイク処理、エッジ強調の画像処理、及びＹＣ処理（画像データの輝度データ及び色差データの生成処理）を含む信号処理が行われ、ＹＣ処理された画像データ（ＹＣデータ）は、再びメモリ４８に記憶される。
【００８８】
メモリ４８に記憶されたＹＣデータは、圧縮伸長処理部２６に出力され、JPEG (joint photographic experts group)などの圧縮処理が実行されたのち、再びメモリ４８に記憶される。メモリ４８に記憶されたＹＣデータ（圧縮データ）から画像ファイルが生成され、その画像ファイルは、メディア・コントローラ５２により読み出され、メモリカード５４に記録される。
【００８９】
［位相差ＡＦ処理］
図９は本発明に係る自動焦点調節方法を示すフローチャートである。
【００９０】
位相差画素において混色が生じると、位相差を正しく検出し正しく焦点を合わせることができなくなる。入射光の波長が長いほど隣接画素に漏れ込みやすく混色が生じ易いため、まず被写体が極端に赤い被写体かまたは色温度が低いかを判定する。
【００９１】
図９において、ＡＦ処理部４２（判別部）は、まず、図１０に示すように撮像領域内に設定されたＡＦ領域に含まれる位相差画素に隣接するＲＧＢ画素の出力信号（Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号）を取得する（ステップＳ１０）。
【００９２】
図１１の（ａ）は、図１０に示したＡＦ領域の一部の画素群を示している。このＡＦ領域からＲＧＢ画素をそれぞれ同数だけ抽出する。図１１の（ｂ）に示す例では、ＲＧＢ画素をそれぞれ色別に８画素ずつ抽出されている。抽出したＲＧＢ画素の出力信号を、色別に積算し、積算値(ΣＧ)，（ΣＢ），（ΣＲ)を算出する。
【００９３】
続いて、図９において、積算値（ΣＲ)と積算値(ΣＧ)との比（ΣＲ／ΣＧ)を算出し、比（ΣＲ／ΣＧ)が、予め設定した閾値以上か否かを判別する（ステップＳ１２）。ＡＦ領域の被写体が極端に赤い被写体や色温度が低い場合には、比（ΣＲ／ΣＧ)が大きくなり、比（ΣＲ／ΣＧ)は前記閾値以上になり、ＡＦ領域の被写体色が赤色（または色温度が低い）と判定される。
【００９４】
ここで、前記閾値は、例えば以下のように設定することができる。無彩色の被写体に白から赤に徐々に彩度が変化する照明光を照射し、彩度毎に撮像素子１６のＡＦ領域内の画素の出力信号を取得する。彩度毎に取得した出力信号のうちの第１の位相差画素ｐ１と第２の位相差画素ｐ２の各出力信号により求めた位相差と、Ｒ光下で位相差画素として使用可能なＢ画素ｐ３、ｐ５とＢ画素ｐ４、ｐ６の各出力信号により求めた位相差とを比較し、Ｂ画素ｐ３、ｐ５とＢ画素ｐ４、ｐ６の各出力信号により求めた位相差が、第１の位相差画素ｐ１と第２の位相差画素ｐ２の各出力信号により求めた位相差よりも精度が最初に高くなったときの照明（彩度）下での比（ΣＲ／ΣＧ）を求め、この比（ΣＲ／ΣＧ）を閾値とする。この閾値は、予め製品出荷前の調整時に撮像装置毎に求め、ＲＯＭ４７に記憶させておくことが好ましい。
【００９５】
図９に戻って、ＡＦ処理部４２は、ステップＳ１２において、比（ΣＲ／ΣＧ）が閾値以上と判別されると（「Yes」の場合）、ＡＦ領域内のＢ画素ｐ３、ｐ５とＢ画素ｐ４、ｐ６の各出力信号により位相差を検出する（ステップＳ１４）。
【００９６】
ＡＦ処理部４２による位相差の検出は、以下のように行う。図１２に示すように水平ラインＬａ（第１のライン）のライン方向にＢ画素ｐ３とＢ画素ｐ６とが交互に配置され、同様に水平ラインＬａから３ライン下方の水平ラインＬｂ（第２のライン）のライン方向にＢ画素ｐ４とＢ画素ｐ５とが交互に配置されている。水平ラインＬａ、Ｌｂ間の縦一対のＢ画素ｐ３、ｐ４の各出力信号に基づいて第１の位相差を検出する。即ち、Ｂ画素ｐ３とＢ画素ｐ４の縦一対のＢ画素の出力信号の相関が最大になるとき（縦一対のＢ画素の各出力信号の差分絶対値の積算値が最小になるとき）の各出力信号間の左右方向のシフト量から第１の位相差を求める。同様にして、Ｂ画素ｐ５とＢ画素ｐ６の縦一対のＢ画素の出力信号の相関が最大になるときの各出力信号間の左右方向のシフト量から第２の位相差を求める。そして、このようにして求めた第１、第２の位相差を相加平均することにより位相差を検出する。
【００９７】
図１２に示すように縦一対のＢ画素ｐ３とＢ画素ｐ４とは、Ｂ画素ｐ３に対してＢ画素ｐ４が右方向に１画素ピッチだけずれた位置に配置され、一方、縦一対のＢ画素ｐ５とＢ画素ｐ６とは、Ｂ画素ｐ６に対してＢ画素ｐ５が左方向に１画素ピッチだけずれた位置に配置されているが、上記のように第１、第２の位相差を求め、求めた第１、第２の位相差を相加平均することにより縦一対のＢ画素の左右方向のずれを相殺した、精度の高い位相差を算出することができる。また、水平ラインＬａ、Ｌｂ間は、３画素分だけ垂直方向に離れているが、水平ラインＬａ、Ｌｂ間の距離による位相差の検出誤差が生じないようにすることができる。
【００９８】
続いて、検出した位相差から撮影レンズ１２によるピント位置と、撮像素子１６の結像面とのずれ量（デフォーカス量）を算出する（ステップＳ１６）。算出されたデフォーカス量は、ＡＦ処理部（デフォーカス量算出部）４２からＣＰＵ（焦点調節部）４０に出力される。尚、位相差とデフォーカス量との関係は、一定の関係式で表すことができるため、位相差を検出することより関係式からデフォーカス量を算出することができる。
【００９９】
ＣＰＵ４０は、ＡＦ処理部４２からデフォーカス量を入力すると、そのデフォーカス量がゼロになるようにレンズ駆動部（焦点調節部）３６を介して撮影レンズ１２内のフォーカスレンズを移動させる（ステップＳ１８）。
【０１００】
これによりＡＦ領域内の被写体にフォーカスレンズの焦点が合うように焦点調節（焦点位置の調節）を行うことができる。
【０１０１】
一方、ＡＦ処理部４２は、ステップＳ１２において、比（ΣＲ／ΣＧ）が閾値未満と判別されると（「No」の場合）、ＡＦ領域内の第１の位相差画素ｐ１と第２の位相差画素ｐ２の各出力信号により位相差を検出する（ステップＳ２０）。尚、この実施形態では、第１の位相差画素ｐ１と第２の位相差画素ｐ２は、それぞれＧ画素に割り当てられているが（図６Ａ参照）、第１の位相差画素ｐ１と第２の位相差画素ｐ２の画素のフィルタを、無色（ホワイト、又はグレー）にしてもよい。
【０１０２】
第１の位相差画素ｐ１と第２の位相差画素ｐ２の各出力信号による位相差検出は、ステップＳ１４における位相差検出と同様にして行う。即ち、図１３に示すように水平ラインＬｃ（第３のライン）のライン方向に一定の間隔で交互に配置された第１の位相差画素ｐ１，第２の位相差画素ｐ２と、水平ラインＬｄ（第４のライン）のライン方向に一定の間隔で交互に配置された第２の位相差画素ｐ２，第１の位相差画素ｐ１とのうちの、水平ラインＬｃ、Ｌｄ間の縦一対の第１の位相差画素ｐ１、第２の位相差画素ｐ２の各出力信号に基づいて第１の位相差を検出し、縦一対の第１の位相差画素ｐ１、第２の位相差画素ｐ２の上下関係が逆の縦一対の第２の位相差画素ｐ２、第１の位相差画素ｐ１の各出力信号に基づいて第２の位相差を検出し、第１、第２の位相差を相加平均することにより位相差を算出する。
【０１０３】
ところで、動画撮影時にはメカシャッタ１５を開放し、１ライン毎に順次リセット、順次読み出しを行うローリングシャッタ方式が適用されるため、ライン毎に露光タイミングに時間差が発生し、被写体の動き等により被写体画像の歪み（ローリング歪み）が発生する。従って、ローリングシャッタ方式の場合、水平ラインＬｃ上のライン画像と、水平ラインＬｄ上のライン画像とが相対的に左右方向にずれる場合がある。
【０１０４】
しかしながら、上記のように縦一対の第１の位相差画素ｐ１、第２の位相差画素ｐ２の各出力信号により検出した第１の位相差と、縦一対の第２の位相差画素ｐ２、第１の位相差画素ｐ１の各出力信号により検出した第２の位相差とを相加平均して位相差を検出するようにしたため、ライン画像の相対的なずれの影響が相殺された、精度のよい位相差を検出することができる。
【０１０５】
これにより、メカシャッタ１５を開放した状態で（メカシャッタ１５を使用することなく）、ローリングシャッタ方式で読み出した画像信号を使用して位相差を検出することができ、動画撮影時の合焦が可能になるとともに、静止画撮影時にも合焦を高速化することができる。
【０１０６】
続いて、ＡＦ領域内のＲ画素が右側に隣接するＢ画素（図１２上のＢ画素ｐ３，ｐ５）の出力信号と、Ｒ画素が左側に隣接するＢ画素（図１２上のＢ画素ｐ４，ｐ６）の出力信号との比を求め、この比からＲ画素が左側に隣接する第２の位相差画素ｐ２のＲ画素からの混色率を求める。求めた混色率とステップＳ２０で検出した位相差により補正されたデフォーカス量を算出する（ステップＳ２２）。尚、Ｒ画素が右側に隣接するＢ画素の出力信号と、Ｒ画素が左側に隣接するＢ画素の出力信号との比から混色率を求めたが、これに限られず、一方のＢ画素の出力信号に基づいて混色率を算出しても良い。
【０１０７】
また、上記混色率の算出方法に限らず、予め第２の位相差画素ｐ２に隣接するＲ画素からの混色率を記憶しておき、この混色率とＲ画素の出力信号とにより混色量を算出し、この混色量と位相差によりデフォーカス量を算出するようにしてもよい。また、混色量は、Ｒ画素からの混色量に限らず、上下左右に隣接する他の色の画素からの混色量をそれぞれ加算して算出してもよく、第１の位相差画素ｐ１に対する混色量を算出するようにしてもよい。
【０１０８】
図１４に示すように混色がない場合の位相差とデフォーカス量との関係を示す関係式をａとすると、混色により関係式ａが変化する。例えば、関係式ａから関係式ｂに変化する。従って、混色率に応じて関係式を変更し、デフォーカス量を補正する。図４に示す例では、検出された位相差がｘのとき、混色がない場合には、関係式ａによりデフォーカス量ｙが算出されるが、同じ位相差ｘが検出された場合でも混色が発生し、関係式ｂに変化すると、デフォーカス量ｙ’が算出される。
【０１０９】
尚、混色が影響する範囲は広くないため、全方向ではなく、画素の最小ピッチで隣接する水平方向及び垂直方向に隣接する画素からの混色率を算出することで処理効率を上げることができる。
【０１１０】
このようにしてデフォーカス量が算出されると、ステップＳ１８に遷移し、ここでデフォーカス量に応じたフォーカスレンズの駆動制御が行われる。
【０１１１】
動画撮影時の位相差ＡＦは、ステップＳ１０、Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ１６及びＳ１８の処理、又はステップＳ１０、Ｓ１２、Ｓ２０、Ｓ２２及びＳ１８の処理が繰り返し行われる。
【０１１２】
尚、上記の実施形態では、混色率に応じて関係式を変更するようにしたが、予め混色率と位相差とをパラメータにしてデフォーカス量を読み出すための３次元ルックアップテーブルを準備しておき、この３次元ルックアップテーブルからデフォーカス量を読み出すようにしてもよい。
【０１１３】
［他の実施形態］
上記の実施形態では、検出した位相差と混色率とに基づいてデフォーカス量を算出するようにしたが、第２の位相差画素ｐ２、又は第１の位相差画素ｐ１，第２の位相差画素ｐ２への周辺画素からの混色量を算出し、第２の位相差画素ｐ２の出力信号、又は第１の位相差画素ｐ１，第２の位相差画素ｐ２の各出力信号から算出した混色量を減算し、混色のない出力信号を取得するようにしてもよい。この場合、図１４の関係式ａからデフォーカス量を算出することができる。
【０１１４】
また、図１０に示すＡＦ領域は、撮像領域中央部の横長領域として設定されているが、Ｂ画素は、撮像領域全体に配置されているため、撮像領域内のいずれの位置にＡＦ領域を設定してもＢ画素に基づく位相差ＡＦを行うことができる。また、図１０に示すＡＦ領域は、撮像装置本体を水平に構えたときに水平方向（左右方向：第１、第２の方向）に長いＡＦ領域になっているが、垂直方向（上下方向：第３、第４の方向）に長いＡＦ領域としてもよい。例えば、横撮り撮影か縦撮り撮影かを検出する重力センサ（縦横検出部）等を設け、縦横検出部により横撮り撮影が検出されると、水平方向に長いＡＦ領域内のＢ画素の出力信号に基づいて位相差を検出し、縦横検出部により縦撮り撮影が検出されると、垂直方向に長いＡＦ領域（縦に構えた撮像装置本体に対して水平方向に長いＡＦ領域）のＢ画素の出力信号に基づいて位相差を検出することが好ましい。尚、位相差画素を撮像領域全面に配置する場合には、上記Ｂ画素による位相差検出と同様に撮像領域内のいずれの位置をＡＦ領域に設定しても位相差検出を行うことができる。
【０１１５】
また、本発明に適用される撮像素子は、図１に示したカラーフィルタ配列を有するものに限らず、Ｒ画素とＢ画素とが最小ピッチで隣接し、かつＲ画素（第１のＲ画素）に対して第１の方向（左方向）に隣接するＢ画素と、第１のＲ画素とは別の第２のＲ画素に対して第１の方向とは逆の第２の方向（右方向）に隣接するＢ画素とを有するものであれば、いかなるものでもよい。
【０１１６】
また、上記実施形態では、被写体色が赤色または色温度が低いか判定し、被写体色が赤色と判定された場合は、第１のＢ画素（Ｂ画素ｐ３、ｐ５）と第２のＢ画素（Ｂ画素ｐ４、ｐ６）とからの出力信号を用いて位相差を検出するようにしているが、これに代えて、被写体色が赤色と判定された場合には、Ｂ画素ｐ３、ｐ５（第１のＢ画素）からの出力信号からこのＢ画素に水平方向右側に隣接するＲ画素からの混色率を求め、求めた混色率を用いて同じく水平方向右側にＲ画素と隣接している位相差画素ｐ２への混色率を求めるようにしても良い。
【０１１７】
入射光の波長が長いほど隣接画素に漏れ込みやすく混色が生じ易いが、被写体色が赤いまたは色温度が低い場合、Ｂ画素上の青のフィルタを通過する光はほとんど無く、隣接するＲ画素からの混色成分がほとんどとなるため、Ｒ画素に隣接配置されたＢ画素の出力信号を用いることで混色率を高精度に算出することができる。これは、Ｒ画素及びＢ画素が水平方向または垂直方向にＧ画素としか隣接しない従来一般的なベイヤ配列では実現できない構成であり、カラーフィルタ配列の特徴を活かした構成である。
【０１１８】
また、Ｒ画素が隣接する水平方向（第１の方向または第２の方向）以外の方向に隣接する他の色の画素からの混色の影響も差し引くことが好ましい。例えば、図１２において、位相差画素ｐ２は図面向かって右側にＲ画素と隣接しているが、それ以外にも左側にＧ画素と、上側にＧ画素と、下側にＢ画素と隣接しており、これら水平方向、垂直方向の隣接画素からも混色の影響を受けるため、これら隣接画素からの混色の影響も差し引くことが好ましい。この場合、Ｂ画素ｐ３またはｐ５の出力信号からその混色率を求めて位相差画素p2の混色率とすることができるが、その場合においても従来一般的なベイヤー配列に対してより高精度にその混色率を求めることができる。すなわち、ベイヤ配列ではＲ画素に水平方向、垂直方向に隣接する画素はＧ画素だけであり、そのＧ画素の出力信号から混色率を求めることが考えられるが、そのＧ画素は水平方向または垂直方向に２つのＲ画素に隣接しており、Ｒ画素からＧ画素、Ｇ画素からＲ画素へと双方に混色が生じて混在するため、Ｇ画素において周辺画素からの混色率を精度良く算出することが難しいが、本発明のようにＢ画素において周辺からの混色率を算出することにより、波長が短いためＢ画素から周囲の画素への混色（光の漏れこみ）が非常に少なく混色が混在しないため、精度良く周辺画素からの混色成分を算出することができる。
【０１１９】
また、上記特徴及び効果は、被写体色が赤色または色温度が低いかの判定を行わない場合でも得ることができる。すなわち、カラーフィルタ配列の特徴と混色が影響する範囲が広くなく最小画素ピッチで隣接する画素からの混色の影響が支配的であることを活かし、隣接するＲ画素からの混色率を最小画素ピッチで隣接するＢ画素の出力信号から求め、Ｒ画素に隣接する位相差画素の混色率とすることで、位相差画素への混色率を精度良く算出できる。
【０１２０】
また、カラーフィルタ配列は図４、５、６、１２に示した配列に限られず、図１５及び図１６に示すような配列でも良い。
【０１２１】
図１５に示すカラーフィルタ配列は、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（太枠で示したパターン）を含み、この基本配列パターンが水平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）が周期性をもって配列されている。
【０１２２】
図１６は、図１５に示した基本配列パターンを、３×３画素に４分割した状態に関して示している。
【０１２３】
図１６に示すように基本配列パターンは、実線の枠で囲んだ３×３画素のＡ配列と、破線の枠で囲んだ３×３画素のＢ配列とが、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。
【０１２４】
Ａ配列は、中心にＲフィルタが配置され、４隅にＢフィルタが配置され、中心のＲフィルタを挟んで上下左右にＧフィルタが配置されている。一方、Ｂ配列は、中心にＢフィルタが配置され、４隅にＲフィルタが配置され、中心のＢフィルタを挟んで上下左右にＧフィルタが配置されている。これらのＡ配列とＢ配列とは、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。
【０１２５】
図１６に示すように第１の位相差画素ｐ１は、Ａ配列のＲフィルタの右側に隣接するＧフィルタに対応する画素位置に配置され、第２の位相差画素ｐ２は、Ｂ配列のＢフィルタの右側に隣接するＧフィルタに対応する画素位置に配置されている。
【０１２６】
また、図１６に示すように基本配列パターンの中央部の４画素は、隣接してＲＢ画素、及びＢＲ画素が配置され、かつこれらの４画素の４辺には、Ｇ画素が隣接している。
【０１２７】
従って、図１５及び図１６に示したカラーフィルタ配列を有する撮像素子を備えた撮像装置においても、極端に赤い被写体や色温度が低い場合には、第１、第２の位相差画素の代わりに、通常のＢ画素の出力信号を使用して位相差ＡＦを精度よく行うことができる。
【０１２８】
即ち、本発明が適用される撮像素子としては、上記の実施形態に限らず、第１、第２の位相差画素が配置され、かつＲ画素（第１のＲ画素）に対して最小ピッチで隣接する第１の方向（左方向）のＢ画素（第１のＢ画素）と、第１のＲ画素とは異なるＲ画素（第２のＲ画素）に対して第１の方向とは逆の第２の方向（右方向）に隣接するＢ画素（第２のＢ画素）とを有するものであれば、いかなる撮像素子でもよい。
【０１２９】
撮像装置１０の他の実施形態としては、例えば、カメラ機能を有する携帯電話機やスマートフォン、PDA(Personal Digital Assistants)、携帯型ゲーム機が挙げられる。以下、スマートフォンを例に挙げ、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【０１３０】
＜スマートフォンの構成＞
図１７は、撮像装置１０の他の実施形態であるスマートフォン５００の外観を示すものである。図１７に示すスマートフォン５００は、平板状の筐体５０２を有し、筐体５０２の一方の面に表示部としての表示パネル５２１と、入力部としての操作パネル５２２とが一体となった表示入力部５２０を備えている。また、筐体５０２は、スピーカ５３１と、マイクロホン５３２、操作部５４０と、カメラ部５４１とを備えている。なお、筐体５０２の構成はこれに限定されず、例えば、表示部と入力部とが独立した構成を採用したり、折り畳み構造やスライド機構を有する構成を採用することもできる。
【０１３１】
図１８は、図１７に示すスマートフォン５００の構成を示すブロック図である。図１８に示すように、スマートフォンの主たる構成要素として、無線通信部５１０と、表示入力部５２０と、通話部５３０と、操作部５４０と、カメラ部５４１と、記憶部５５０と、外部入出力部５６０と、ＧＰＳ(Global Positioning System)受信部５７０と、モーションセンサ部５８０と、電源部５９０と、主制御部５０１とを備える。また、スマートフォン５００の主たる機能として、基地局装置ＢＳと移動通信網ＮＷとを介した移動無線通信を行う無線通信機能を備える。
【０１３２】
無線通信部５１０は、主制御部５０１の指示にしたがって、移動通信網ＮＷに収容された基地局装置ＢＳに対し無線通信を行うものである。この無線通信を使用して、音声データ、画像データ等の各種ファイルデータ、電子メールデータなどの送受信や、Ｗｅｂデータやストリーミングデータなどの受信を行う。
【０１３３】
表示入力部５２０は、主制御部５０１の制御により、画像（静止画及び動画）や文字情報などを表示して視覚的にユーザに情報を伝達するとともに、表示した情報に対するユーザ操作を検出する、いわゆるタッチパネルであって、表示パネル５２１と、操作パネル５２２とを備える。生成された３Ｄ画像を鑑賞する場合には、表示パネル５２１は、３Ｄ表示パネルであることが好ましい。
【０１３４】
表示パネル５２１は、LCD(Liquid Crystal Display)、OELD(Organic Electro-Luminescence Display)などを表示デバイスとして用いたものである。操作パネル５２２は、表示パネル５２１の表示面上に表示される画像を視認可能に載置され、ユーザの指や尖筆によって操作される一又は複数の座標を検出するデバイスである。このデバイスをユーザの指や尖筆によって操作すると、操作に起因して発生する検出信号を主制御部５０１に出力する。次いで、主制御部５０１は、受信した検出信号に基づいて、表示パネル５２１上の操作位置（座標）を検出する。
【０１３５】
図１７に示すように、スマートフォン５００の表示パネル５２１と操作パネル５２２とは一体となって表示入力部５２０を構成しているが、操作パネル５２２が表示パネル５２１を完全に覆うような配置となっている。この配置を採用した場合、操作パネル５２２は、表示パネル５２１外の領域についても、ユーザ操作を検出する機能を備えてもよい。換言すると、操作パネル５２２は、表示パネル５２１に重なる重畳部分についての検出領域（以下、表示領域と称する）と、それ以外の表示パネル５２１に重ならない外縁部分についての検出領域（以下、非表示領域と称する）とを備えていてもよい。
【０１３６】
尚、表示領域の大きさと表示パネル５２１の大きさとを完全に一致させても良いが、両者を必ずしも一致させる必要は無い。また、操作パネル５２２が、外縁部分と、それ以外の内側部分の２つの感応領域を備えていてもよい。更に、外縁部分の幅は、筐体５０２の大きさなどに応じて適宜設計されるものである。更にまた、操作パネル５２２で採用される位置検出方式としては、マトリクススイッチ方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、電磁誘導方式、静電容量方式などが挙げられ、いずれの方式を採用することもできる。
【０１３７】
通話部５３０は、スピーカ５３１やマイクロホン５３２を備え、マイクロホン５３２を通じて入力されたユーザの音声を主制御部５０１にて処理可能な音声データに変換して主制御部５０１に出力したり、無線通信部５１０あるいは外部入出力部５６０により受信された音声データを復号してスピーカ５３１から出力するものである。また、図１７に示すように、例えば、スピーカ５３１を表示入力部５２０が設けられた面と同じ面に搭載し、マイクロホン５３２を筐体５０２の側面に搭載することができる。
【０１３８】
操作部５４０は、キースイッチなどを用いたハードウェアキーであって、ユーザからの指示を受け付けるものである。例えば、図２８に示すように、操作部５４０は、スマートフォン５００の筐体５０２の表示部の下部、下側面に搭載され、指などで押下されるとオンとなり、指を離すとバネなどの復元力によってオフ状態となる押しボタン式のスイッチである。
【０１３９】
記憶部５５０は、主制御部５０１の制御プログラムや制御データ、通信相手の名称や電話番号などを対応づけたアドレスデータ、送受信した電子メールのデータ、ＷｅｂブラウジングによりダウンロードしたＷｅｂデータや、ダウンロードしたコンテンツデータを記憶し、またストリーミングデータなどを一時的に記憶するものである。また、記憶部５５０は、スマートフォン内蔵の内部記憶部５５１と着脱自在な外部メモリスロットを有する外部記憶部５５２により構成される。なお、記憶部５５０を構成するそれぞれの内部記憶部５５１と外部記憶部５５２は、フラッシュメモリタイプ（flash memory type）、ハードディスクタイプ（hard disk type）、マルチメディアカードマイクロタイプ（multimedia card micro type）、カードタイプのメモリ（例えば、Micro SD（登録商標）メモリ等）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などの格納媒体を用いて実現される。
【０１４０】
外部入出力部５６０は、スマートフォン５００に連結される全ての外部機器とのインターフェースの役割を果たすものであり、他の外部機器に通信等（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、IEEE1394など）又はネットワーク（例えば、インターネット、無線ＬＡＮ、ブルートゥースBluetooth（登録商標）、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）、赤外線通信（Infrared Data Association：ＩｒＤＡ）（登録商標）、ＵＷＢ（Ultra Wideband）（登録商標）、ジグビー（ZigBee）（登録商標）など）により直接的又は間接的に接続するためのものである。
【０１４１】
スマートフォン５００に連結される外部機器としては、例えば、有／無線ヘッドセット、有／無線外部充電器、有／無線データポート、カードソケットを介して接続されるメモリカード（Memory card）やＳＩＭ(Subscriber Identity Module Card)／ＵＩＭ(User Identity Module Card)カード、オーディオ・ビデオＩ／Ｏ（Input/Output）端子を介して接続される外部オーディオ・ビデオ機器、無線接続される外部オーディオ・ビデオ機器、有／無線接続されるスマートフォン、有／無線接続されるパーソナルコンピュータ、有／無線接続されるPDA、有／無線接続されるパーソナルコンピュータ、イヤホンなどがある。外部入出力部は、このような外部機器から伝送を受けたデータをスマートフォン５００の内部の各構成要素に伝達することや、スマートフォン５００の内部のデータが外部機器に伝送されるようにすることができる。
【０１４２】
ＧＰＳ受信部５７０は、主制御部５０１の指示にしたがって、GPS衛星ＳＴ１〜ＳＴｎから送信されるGPS信号を受信し、受信した複数のGPS信号に基づく測位演算処理を実行し、当該スマートフォン５００の緯度、経度、高度からなる位置を検出する。ＧＰＳ受信部５７０は、無線通信部５１０や外部入出力部５６０（例えば、無線ＬＡＮ）から位置情報を取得できる時には、その位置情報を用いて位置を検出することもできる。
【０１４３】
モーションセンサ部５８０は、例えば、３軸の加速度センサなどを備え、主制御部５０１の指示にしたがって、スマートフォン５００の物理的な動きを検出する。スマートフォン５００の物理的な動きを検出することにより、スマートフォン５００の動く方向や加速度が検出される。この検出結果は、主制御部５０１に出力されるものである。
【０１４４】
電源部５９０は、主制御部５０１の指示にしたがって、スマートフォン５００の各部に、バッテリ（図示しない）に蓄えられる電力を供給するものである。
【０１４５】
主制御部５０１は、マイクロプロセッサを備え、記憶部５５０が記憶する制御プログラムや制御データにしたがって動作し、スマートフォン５００の各部を統括して制御するものである。また、主制御部５０１は、無線通信部５１０を通じて、音声通信やデータ通信を行うために、通信系の各部を制御する移動通信制御機能と、アプリケーション処理機能
を備える。
【０１４６】
アプリケーション処理機能は、記憶部５５０が記憶するアプリケーションソフトウェアにしたがって主制御部５０１が動作することにより実現するものである。アプリケーション処理機能としては、例えば、外部入出力部５６０を制御して対向機器とデータ通信を行う赤外線通信機能や、電子メールの送受信を行う電子メール機能、Webページを閲覧するWebブラウジング機能、本発明に係る２Ｄ画像から３Ｄ画像を生成する機能などがある。
【０１４７】
また、主制御部５０１は、受信データやダウンロードしたストリーミングデータなどの画像データ（静止画像や動画像のデータ）に基づいて、映像を表示入力部５２０に表示する等の画像処理機能を備える。画像処理機能とは、主制御部５０１が、上記画像データを復号し、この復号結果に画像処理を施して、画像を表示入力部５２０に表示する機能のことをいう。
【０１４８】
更に、主制御部５０１は、表示パネル５２１に対する表示制御と、操作部５４０、操作パネル５２２を通じたユーザ操作を検出する操作検出制御を実行する。
【０１４９】
表示制御の実行により、主制御部５０１は、アプリケーションソフトウェアを起動するためのアイコンや、スクロールバーなどのソフトウェアキーを表示したり、あるいは電子メールを作成するためのウィンドウを表示する。尚、スクロールバーとは、表示パネル５２１の表示領域に収まりきれない大きな画像などについて、画像の表示部分を移動する指示を受け付けるためのソフトウェアキーのことをいう。
【０１５０】
また、操作検出制御の実行により、主制御部５０１は、操作部５４０を通じたユーザ操作を検出したり、操作パネル５２２を通じて、上記アイコンに対する操作や、上記ウィンドウの入力欄に対する文字列の入力を受け付けたり、あるいは、スクロールバーを通じた表示画像のスクロール要求を受け付ける。
【０１５１】
更に、操作検出制御の実行により主制御部５０１は、操作パネル５２２に対する操作位置が、表示パネル５２１に重なる重畳部分（表示領域）か、それ以外の表示パネル５２１に重ならない外縁部分（非表示領域）かを判定し、操作パネル５２２の感応領域や、ソフトウェアキーの表示位置を制御するタッチパネル制御機能を備える。
【０１５２】
また、主制御部５０１は、操作パネル５２２に対するジェスチャ操作を検出し、検出したジェスチャ操作に応じて、予め設定された機能を実行することもできる。ジェスチャ操作とは、従来の単純なタッチ操作ではなく、指などによって軌跡を描いたり、複数の位置を同時に指定したり、あるいはこれらを組み合わせて、複数の位置から少なくとも１つについて軌跡を描く操作を意味する。
【０１５３】
カメラ部５４１は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)やCCD(Charge-Coupled Device)などの撮像素子を用いて電子撮影するデジタルカメラであり、図３のブロック図に示した機能と同等の機能を備えている。また、カメラ部５４１は、主制御部５０１の制御により、撮像によって得た画像データを例えばJPEG(Joint Photographic coding Experts Group)などの圧縮した画像データに変換し、記憶部５５０に記録したり、外部入出力部５６０や無線通信部５１０を通じて出力することができる。図１７に示すにスマートフォン５００において、カメラ部５４１は表示入力部５２０と同じ面に搭載されているが、カメラ部５４１の搭載位置はこれに限らず、表示入力部５２０の背面に搭載されてもよいし、あるいは、複数のカメラ部５４１が搭載されてもよい。なお、複数のカメラ部５４１が搭載されている場合には、撮影に供するカメラ部５４１を切り替えて単独にて撮影したり、あるいは、複数のカメラ部５４１を同時に使用して撮影することもできる。
【０１５４】
また、カメラ部５４１はスマートフォン５００の各種機能に利用することができる。例えば、表示パネル５２１にカメラ部５４１で取得した画像を表示することや、操作パネル５２２の操作入力のひとつとして、カメラ部５４１の画像を利用することができる。また、ＧＰＳ受信部５７０が位置を検出する際に、カメラ部５４１からの画像を参照して位置を検出することもできる。更には、カメラ部５４１からの画像を参照して、３軸の加速度センサを用いずに、或いは、３軸の加速度センサと併用して、スマートフォン５００のカメラ部５４１の光軸方向を判断することや、現在の使用環境を判断することもできる。勿論、カメラ部５４１からの画像
をアプリケーションソフトウェア内で利用することもできる。
【０１５５】
その他、静止画又は動画の画像データにＧＰＳ受信部５７０により取得した位置情報、マイクロホン５３２により取得した音声情報（主制御部等により、音声テキスト変換を行ってテキスト情報となっていてもよい）、モーションセンサ部５８０により取得した姿勢情報等などを付加して記憶部５５０に記録したり、外部入出力部５６０や無線通信部５１０を通じて出力することもできる。
【０１５６】
［その他］
この実施形態では、焦点検出領域における被写体色が赤色か否かの判別を、焦点検出領域のＲ画素の出力信号の積算値（ΣＲ）とＧ画素の出力信号の積算値（ΣＧ）との比（ΣＲ／ΣＧ）が予め設定した閾値以上か否かにより行うようにしたが、これに限らず、焦点検出領域のＲ画素の出力信号の積算平均値、Ｇ画素の出力信号の積算平均値、及びＲ画素の出力信号の積算平均値に基づいて焦点検出領域の平均の色が、色空間内のＲの領域に属するか否か等により判別するようにしてもよい。
【０１５７】
また、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１５８】
１０…撮像装置、１２…撮影レンズ、１４…絞り、１５…メカシャッタ、１６…撮像素子、２４…デジタル信号処理部、３０…液晶モニタ、３２…センサ駆動部、３３…シャッタ駆動部、３４…絞り駆動部、３６…レンズ駆動部、４０…中央処理装置（ＣＰＵ）、４２…ＡＦ処理部、４７…ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、４８…メモリ、５００…スマートフォン
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成26年12月2日(2014.12.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】  本発明の更に他の態様に係る撮像装置において、第１の位相差画素と第２の位相差画素とは、第１の方向の１ライン上に交互に配列され、位相差検出部は、第１の方向の第３のラインに配列された第１の位相差画素の出力信号と、第３のラインと近接した第４のラインに配設された第２の位相差画素の出力信号とに基づいて第３の位相差を検出し、第１の方向の第３のラインに配列された第２の位相差画素の出力信号と、第４のラインに配設された第１の位相差画素の出力信号とに基づいて第４の位相差を検出し、検出した第３、第４の位相差を平均して位相差を検出することが好ましい。これにより、第３のライン上の第１、第２の位相差画素と、第４のライン上の第１、第２の位相差画素とが相対的にずれても、その影響を受けずに位相差を検出することができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０８】  図１４に示すように混色がない場合の位相差とデフォーカス量との関係を示す関係式をａとすると、混色により関係式ａが変化する。例えば、関係式ａから関係式ｂに変化する。従って、混色率に応じて関係式を変更し、デフォーカス量を補正する。図１４に示す例では、検出された位相差がｘのとき、混色がない場合には、関係式ａによりデフォーカス量ｙが算出されるが、同じ位相差ｘが検出された場合でも混色が発生し、関係式ｂに変化すると、デフォーカス量ｙ’が算出される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１５】  また、本発明に適用される撮像素子は、図４に示したカラーフィルタ配列を有するものに限らず、Ｒ画素とＢ画素とが最小ピッチで隣接し、かつＲ画素（第１のＲ画素）に対して第１の方向（左方向）に隣接するＢ画素と、第１のＲ画素とは別の第２のＲ画素に対して第１の方向とは逆の第２の方向（右方向）に隣接するＢ画素とを有するものであれば、いかなるものでもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３８】  操作部５４０は、キースイッチなどを用いたハードウェアキーであって、ユーザからの指示を受け付けるものである。例えば、図１７に示すように、操作部５４０は、スマートフォン５００の筐体５０２の表示部の下部、下側面に搭載され、指などで押下されるとオンとなり、指を離すとバネなどの復元力によってオフ状態となる押しボタン式のスイッチである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４１】  スマートフォン５００に連結される外部機器としては、例えば、有／無線ヘッドセット、有／無線外部充電器、有／無線データポート、カードソケットを介して接続されるメモリカード（Memory card）やＳＩＭ(Subscriber Identity Module Card)／ＵＩＭ(User Identity Module Card)カード、オーディオ・ビデオＩ／Ｏ（Input/Output）端子を介して接続される外部オーディオ・ビデオ機器、無線接続される外部オーディオ・ビデオ機器、有／無線接続されるスマートフォン、有／無線接続されるパーソナルコンピュータ、有／無線接続されるPDA、有／無線接続されるイヤホンなどがある。外部入出力部は、このような外部機器から伝送を受けたデータをスマートフォン５００の内部の各構成要素に伝達することや、スマートフォン５００の内部のデータが外部機器に伝送されるようにすることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５６】  ［その他］  この実施形態では、焦点検出領域における被写体色が赤色か否かの判別を、焦点検出領域のＲ画素の出力信号の積算値（ΣＲ）とＧ画素の出力信号の積算値（ΣＧ）との比（ΣＲ／ΣＧ）が予め設定した閾値以上か否かにより行うようにしたが、これに限らず、焦点検出領域のＲ画素の出力信号の積算平均値、Ｇ画素の出力信号の積算平均値、及びＢ画素の出力信号の積算平均値に基づいて焦点検出領域の平均の色が、色空間内のＲの領域に属するか否か等により判別するようにしてもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2013190899.tif 000024
【国際調査報告】
2013190899.tif 000025
2013190899.tif 000026