(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光領域の中心より片側の一部の領域である第１の受光領域が第１の波長帯域の光を透過するフィルタにより覆われると共に、前記第１の受光領域以外の前記受光領域が前記第１の波長帯域の一部の波長帯域である第２の波長帯域の光を透過するフィルタにより覆われ、離散的に配置された複数の第１焦点検出用画素と、前記中心に対して前記第１の受光領域と異なる第２の受光領域が前記第１の波長帯域の光を透過するフィルタにより覆われると共に、前記第２の受光領域以外の前記受光領域が前記第２の波長帯域の光を透過するフィルタにより覆われ、離散的に配置された複数の第２焦点検出用画素と、受光領域が、前記第２の波長帯域の光を透過するフィルタを含む、前記第１の波長帯域の光を透過するフィルタとは異なるフィルタにより覆われている複数の通常画素とを含む撮像素子と、
前記第１焦点検出用画素、及び、前記第２焦点検出用画素それぞれから出力された信号値と、前記第１焦点検出用画素、及び、前記第２焦点検出用画素それぞれの周囲に配置された複数の前記通常画素から出力された信号値に基づいて前記第１焦点検出用画素、及び、前記第２焦点検出用画素の欠陥画素補正処理をして得られた信号値との位相差を求める演算手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記通常画素は、前記第２の波長帯域の光を透過するフィルタを含む、互いに異なる波長帯域の光を透過する複数のフィルタのいずれかによりそれぞれ覆われていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１の波長帯域の光を透過するフィルタは、当該フィルタにより覆われている画素の周囲に配置された前記通常画素を覆っているフィルタよりも、広い波長帯域の光を透過する特性を有し、前記第１の波長帯域は、前記周囲に配置された通常画素を覆っているフィルタが透過する光の波長帯域を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
受光領域の中心より片側の一部の領域である第１の受光領域がフィルタにより覆われていないと共に、前記第１の受光領域以外の前記受光領域が予め決められた波長帯域の光を透過するフィルタにより覆われ、離散的に配置された複数の第１焦点検出用画素と、前記中心に対して前記第１の受光領域と異なる第２の受光領域がフィルタにより覆われていないと共に、前記第２の受光領域以外の前記受光領域が前記波長帯域の光を透過するフィルタにより覆われ、離散的に配置された複数の第２焦点検出用画素と、受光領域がフィルタにより覆われている複数の通常画素とを含む撮像素子と、
前記第１焦点検出用画素、及び、前記第２焦点検出用画素それぞれから出力された信号値と、前記第１焦点検出用画素、及び、前記第２焦点検出用画素それぞれの周囲に配置された複数の前記通常画素から出力された信号値に基づいて前記第１焦点検出用画素、及び、前記第２焦点検出用画素の欠陥画素補正処理をして得られた信号値との位相差を求める演算手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
前記通常画素は、原色フィルタにより覆われていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記通常画素は、補色フィルタにより覆われていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記第１の受光領域は、前記受光領域を水平方向又は垂直方向又は斜め方向に２つに分割した領域のいずれか一方の領域であり、前記第２の受光領域は、他方の領域であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記第１の受光領域及び前記第２の受光領域は、前記受光領域の中心から偏倚したスリット状の領域であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記演算手段は、前記第１焦点検出用画素、及び、前記第２焦点検出用画素それぞれから出力された信号値から、前記第１焦点検出用画素、及び、前記第２焦点検出用画素それぞれの周囲に配置された複数の前記通常画素から出力された信号値の平均を減算して得られた信号値の位相差を求めることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
受光領域の中心より片側の一部の領域である第１の受光領域が第１の波長帯域の光を透過するフィルタにより覆われると共に、前記第１の受光領域以外の前記受光領域が前記第１の波長帯域の一部の波長帯域である第２の波長帯域の光を透過するフィルタにより覆われ、離散的に配置された複数の第１焦点検出用画素と、前記中心に対して前記第１の受光領域と異なる第２の受光領域が前記第１の波長帯域の光を透過するフィルタにより覆われると共に、前記第２の受光領域以外の前記受光領域が前記第２の波長帯域の光を透過するフィルタにより覆われ、離散的に配置された複数の第２焦点検出用画素と、受光領域が、前記第２の波長帯域の光を透過するフィルタを含む、前記第１の波長帯域の光を透過するフィルタとは異なるフィルタにより覆われている複数の通常画素とを含む撮像素子と、
前記第１焦点検出用画素、及び、前記第２焦点検出用画素それぞれから出力された信号値及び、前記通常画素から出力された信号値を記憶媒体に格納する記憶手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
受光領域の中心より片側の一部の領域である第１の受光領域がフィルタにより覆われていないと共に、前記第１の受光領域以外の前記受光領域が予め決められた波長帯域の光を透過するフィルタにより覆われ、離散的に配置された複数の第１焦点検出用画素と、前記中心に対して前記第１の受光領域と異なる第２の受光領域がフィルタにより覆われていないと共に、前記第２の受光領域以外の前記受光領域が前記波長帯域の光を透過するフィルタにより覆われ、離散的に配置された複数の第２焦点検出用画素と、受光領域が、フィルタにより覆われている複数の通常画素とを含む撮像素子と、
前記第１焦点検出用画素、及び、前記第２焦点検出用画素それぞれから出力された信号値及び、前記通常画素から出力された信号値を記憶媒体に格納する記憶手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の撮像装置により前記記憶媒体に格納された、前記第１焦点検出用画素、及び、前記第２焦点検出用画素それぞれから出力された信号値及び、前記通常画素から出力された信号値を読み出す手段と、
前記第１焦点検出用画素、及び、前記第２焦点検出用画素それぞれから出力された信号値から、前記第１焦点検出用画素、及び、前記通常画素から出力された信号値を用いて、欠陥画素補正処理および位相差を求める処理の少なくともいずれかを行う処理手段と
を有することを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置及び画像処理装置に関し、更に詳しくは、焦点検出用画素を有する撮像素子を用いた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置で用いられる撮像素子の一部の画素を、位相差方式による焦点検出用の画素に置き換えた撮像装置がある（例えば、特許文献１参照）。この焦点検出用の画素では、マイクロレンズとフォトダイオードとの間に、撮像光学系の異なる射出瞳領域を通過した光を光電変換部に入射させるための開口を有する遮光層を設けることで、瞳分割された焦点検出用の信号を取得する。そして、左右または上下に瞳分割された焦点検出用の画素からの信号のみを集めて瞳分割された２つの瞳分離像を形成し、その瞳分離像のずれ量に基づいてデフォーカス量を算出する。
【０００３】
一定のデフォーカス量に対する瞳分割された像の投影位置のずれ量は、分割された二つの瞳間の基線長により決まる。基線長が長いほどずれ量は大きくなり焦点検出の精度が向上する。
【０００４】
撮像素子の一部の画素を焦点検出用の画素とした場合の利点として、動画撮影中にも位相差方式による焦点検出が可能となることがあげられる。一方、撮像用の画素が適正露光となる露出において焦点検出用の画素も適正露光となり、撮像用の画素と区別なく読み出しを行えることが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１５６８２３号公報
【特許文献２】特開２００７−１０３５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、マイクロレンズとフォトダイオードとの間に遮光層を設けて瞳分割する場合、開口を大きくすれば受光する光量を増やすことができる反面、基線長を長くすることができない。
【０００７】
一方、基線長を長くするために、開口を狭くスリット状にすると、受光できる光量が少なくなり、ＳＮ比が悪化する。その結果、ノイズの影響で像ずれ量の判断を行う相関演算の誤差が大きくなり、焦点検出の精度が落ちてしまうという問題がある。また、撮像素子のダイナミックレンジの中心から大きく外れてしまうことによりリニアリティが悪化することによる焦点検出の精度の悪化も起こる。
【０００８】
基線長を長くするために瞳の開口を狭くするとともに、撮影用の画素と感度を揃えるために、特許文献２では焦点検出用の画素を撮影用の画素よりも大きな画素として構成することが提案されている。
【０００９】
しかしながら、特許文献２の方法では焦点検出用の画素によって失われる、撮影用の画素が欠落したエリアが大きくなるという問題がある。焦点検出用の画素位置の映像信号は、欠陥画素と同じ補間手法によって、周囲の画素から補間し、信号処理して作りだすが、欠陥が大きいと補間の精度が悪くなり、映像信号として目立ってしまうという問題がある。
【００１０】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、焦点調節用の画素において、焦点検出のための基線長を長くすると共に、撮影用の画素と同等の感度を有するようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、受光領域の中心より片側の一部の領域である第１の受光領域が第１の波長帯域の光を透過するフィルタにより覆われると共に、前記第１の受光領域以外の前記受光領域が前記第１の波長帯域の一部の波長帯域である第２の波長帯域の光を透過するフィルタにより覆われ、離散的に配置された複数の第１焦点検出用画素と、前記中心に対して前記第１の受光領域と異なる第２の受光領域が前記第１の波長帯域の光を透過するフィルタにより覆われると共に、前記第２の受光領域以外の前記受光領域が前記第２の波長帯域の光を透過するフィルタにより覆われ、離散的に配置された複数の第２焦点検出用画素と、受光領域が、前記第２の波長帯域の光を透過するフィルタを含む、前記第１の波長帯域の光を透過するフィルタとは異なるフィルタにより覆われている複数の通常画素とを含む撮像素子と、前記第１焦点検出用画素、及び、前記第２焦点検出用画素それぞれから出力された信号値と、前記第１焦点検出用画素、及び、前記第２焦点検出用画素それぞれの周囲に配置された複数の前記通常画素から出力された信号値に基づいて前記第１焦点検出用画素、及び、前記第２焦点検出用画素の欠陥画素補正処理をして得られた信号値との位相差を求める演算手段とを有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、焦点調節用の画素において、焦点検出のための基線長を長くすると共に、撮影用の画素と同等の感度を有するようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の撮像装置の構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態における焦点検出用画素と通常画素の概略断面図。
【図３】カラーフィルタの分光透過率を示す図。
【図４】第１の実施形態におけるカラーフィルタの配列の一例を示す図。
【図５】第１の実施形態における焦点検出画素の配置図。
【図６】焦点検出画素から出力された画像信号に基づく瞳分離像の一例を示す図。
【図７】デフォーカス量の算出処理のフローチャート。
【図８】第２の実施形態におけるカラーフィルタの配列の一例を示す図。
【図９】第２の実施形態における焦点検出用画素と通常画素の概略断面図。
【図１０】第３の実施形態におけるカラーフィルタの配列の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明におけるデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置の構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１に示す構成において、撮影レンズ１０により撮像素子１１に結像された光学像は電気信号に変換されて、Ａ／Ｄ変換器１２に出力される。本実施の形態においては、撮像素子１１は、画像信号を取得するための通常画素と、後述するように位相差方式の焦点検出を行うための焦点検出用画素とを含む。Ａ／Ｄ変換器１２では、撮像素子１１から出力されたアナログ信号をデジタル信号（画像信号）に変換して、分離演算部１３に出力する。
【００１７】
分離演算部１３は、撮像素子１１の焦点検出用画素の位置を記憶しており、焦点検出用画素のデータが入力されるタイミングで後述する方法の演算を行う。これにより、撮影レンズ１０の射出瞳の異なる領域を透過した光に対応する、瞳分割された焦点検出用信号を求め、瞳分離像メモリ１７に出力する。これと同時に、欠陥画素と同様な補間処理によって画像信号を生成し、焦点検出用信号の代わりに信号処理部１４に出力する。なお、通常画素からの画像信号は、そのまま信号処理部１４に出力する。
【００１８】
信号処理部１４は、分離演算部１３から出力された画像信号から輝度信号や色差信号を作成し、画像メモリ１５は信号処理部１４により作成された輝度信号や色差信号を蓄積する。
【００１９】
一方、瞳分離像メモリ１７は、分離演算部１３により分離された焦点検出用信号を蓄積し、ＣＰＵ１６は瞳分離像メモリ１７に蓄積された瞳分離像を相関演算し、像の投影位置のずれを検出してデフォーカス量を計算する。
【００２０】
なお、レンズ及びレンズ駆動部、電源等は図示していないが、本発明の本質でないため、説明を省略する。
【００２１】
＜第１の実施形態＞
図２は本発明の第１の実施形態における撮像素子１１の焦点検出用画素（第１の画素）と通常画素の概略断面図を示す。図２では、中央の画素が焦点検出用画素、その左右の画素が通常画素である。
【００２２】
図２において、１０１、１０８は光電変換部、１０２は配線層、１０４は通常画素のカラーフィルタ、１０５はマイクロレンズ、１０６および１０７は焦点検出用画素のカラーフィルタである。通常画素にはそれぞれ単一の特性のカラーフィルタが装着されており、ここでは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のフィルタが一定周期で配置されている。これに対し、本第１の実施形態における焦点検出用画素は、左右（水平方向）に分割されたエリアで異なる特性のカラーフィルタが装着され、そのうち１つのカラーフィルタの分光透過率が他方の分光透過率を包括する特性となっていることを特徴とする。なお、上記では焦点検出用画素は水平方向に分割されたエリアとしたが、垂直方向または斜め方向に２つに分割したエリアであってもよい。
【００２３】
ここで、焦点検出用画素に装着されたフィルタの特性に関して、図３を用いて詳しく説明する。図３は分光透過率を示す図であり、横軸は波長、縦軸は透過率を示している。曲線２０１はＲ（赤）の透過率が高いレッド（Ｒ）フィルタの特性、曲線２０２はＧ（緑）の透過率が高いグリーン（Ｇ）フィルタの特性、曲線２０３はＢ（青）の透過率が高いブルー（Ｂ）フィルタの特性を示している。また、曲線２０４はイエロー（Ｙｅ）フィルタの特性を示している。ＹｅフィルタはＧフィルタとＲフィルタの両方の透過率が高い部分において高い透過率を示している。すなわちＹｅフィルタはＲの波長及びＧの波長を透過する。同様の特徴を持つ組み合わせとして、マゼンタ（Ｍｇ）フィルタはＲとＢの波長、シアン（Ｃｙ）フィルタはＧとＢの波長を透過する。
【００２４】
図４は第１の実施形態におけるカラーフィルタ配列の一例を示した図であり、Ｒ、Ｇ、Ｂの原色フィルタが、いわゆるベイヤー配列で配置されている。そして、図４の中央に示す画素３０１（第１焦点検出用画素）及びその２画素隣の画素３１１（第２焦点検出用画素）が焦点検出用画素であり、左右（水平方向）に分割されたそれぞれの領域が２種の異なる特性のフィルタにより覆われている。ここでは、焦点検出用画素３０１は左半部がＲフィルタ（第２の波長帯域の光を透過するフィルタ）、右半分（第１の受光領域）がＹｅフィルタ（第１の波長帯域の光を透過するフィルタ）で覆われている。また、焦点検出用画素３１１は右半部がＲフィルタ（第２の波長帯域の光を透過するフィルタ）、左半分（第２の受光領域）がＹｅフィルタ（第１の波長帯域の光を透過するフィルタ）で覆われている。これら焦点検出用画素３０１及び３１１からは、半開口のＲフィルタを透過した光に対応する信号と、半開口のＹｅフィルタを透過した光とに対応する信号とが混ざった信号が読み出される。Ｙｅフィルタは、ＲとＧ両方の分光透過率を有するため、焦点検出用画素３０１及び３１１から出力される信号は、全開口のＲフィルタと半開口のＧフィルタを透過した光に対応する信号と等価とみなすことができる。そのため、周囲の画素から欠陥画素を補間する技術によって、焦点検出用画素３０１及び３１１の全開口のＲ信号を求め、それをさし引けば、瞳分割された半開口のＧ信号に相当する信号を分離することが可能となる。
【００２５】
次に分離演算部１３が焦点検出用画素３０１及び３１１において瞳分割された信号を分離する方法について説明するが、ここでは焦点検出用画素３０１を例にとって説明する。焦点検出用画素３０１の周囲には複数のＲフィルタの画素３０２〜３０５が存在する。画素３０２〜３０５は画素面で開口を制限する部材のない全開口画素である。一方、焦点検出用画素３０１ではＹｅフィルタがＲの波長を透過するので、Ｒの感度としては同じ全開口とみなすことができる。
【００２６】
そこで従来の欠陥画素補間の技術を用いて、焦点検出用画素３０１の全開口のＲ信号の信号値を計算する。具体的には画素３０２の信号値と、画素３０３の信号値と、画素３０４の信号値と、画素３０５の信号値との平均値を用いる。そして、焦点検出用画素３０１の信号値から画素３０２〜３０５の平均値を減算した値が、焦点検出用画素３０１のＹｅフィルタを透過したＧ信号の信号値となる。
【００２７】
これを式で表現すると、
画素３０１全開口Ｒ信号値＝（画素３０２＋画素３０３＋画素３０４＋画素３０５）／４
画素３０１瞳分割Ｇ信号値＝画素３０１−画素３０１全開口Ｒ信号値
【００２８】
である。
映像信号を作成するにあたってＧ成分は輝度信号に最も寄与する成分であるため、瞳分割されたＧ信号による焦点検出は、より正確な値となる。
【００２９】
図５は撮像素子１１における焦点検出用画素の配置の一例を示した図であり、焦点検出用画素３０１と３１１とからなる組が通常画素に混じって一定の比率でちりばめられている。図５において、ＧフィルタとＢフィルタとが交互に配置された列には、図４に示すフィルタ配置を有する焦点検出用画素３０１と、焦点検出用画素３０１と逆のフィルタ配置を有する焦点検出用画素３１１とが含まれる。また、ＲフィルタとＧフィルタとが交互に配置された列には、焦点検出用画素３１２と３１３とが含まれる。焦点検出用画素３１２（第１焦点検出用画素）は、左半分がＢフィルタ（第２の波長帯域の光を透過するフィルタ）、右半分がシアン（Ｃｙ）フィルタ（第１の波長帯域を透過するフィルタ）により覆われている。また、焦点検出用画素３１３（第２焦点検出用画素）は、左半分がＣｙフィルタ、右半分がＢフィルタにより覆われている。上述したように、Ｃｙフィルタは、ＧとＢの波長を透過するので、ＲフィルタをＢフィルタに置き換え、ＹｅフィルタをＣｙフィルタに置き換えて上述した処理と同様な処理を行うことで、瞳分割されたＧ信号を検出することができる。
【００３０】
図６は瞳分離像メモリ１７に蓄積された瞳分離像の一例を示す図であり、８０１と８０２はそれぞれ左右の焦点検出用画素から得られる瞳分割された瞳分離像を示している。ＣＰＵ１６によって、この２つの瞳分離像の投影位置のずれを求める。
【００３１】
図７はＣＰＵ１６による位相差方式のデフォーカス量の算出処理の手順を示したフローチャートである。
【００３２】
まず、Ｓ１１において、シェーディングによって発生する２つの瞳分離像のレベル差を補正する。例えば、２つの瞳分離像の平均値またはピーク値が揃うようにゲインをかけて補正する。次にＳ１２で相関演算を行う。具体的には２像を重ねあわせて差の絶対値の和を求める処理を、重ね合わせ位置をずらしながら行い、最も差の絶対値が小さくなる位置を求める。次にＳ１３において差の絶対値が小さくなる位置の前後の値からパラボラフィッティングという手法を用いてサブピクセルマッチングを行う。これにより像のずれ量の精度を向上させる。最後に、Ｓ１４で求めた像ずれ量に、基線長で決まる所定の係数を乗算することでデフォーカス量が求まる。
【００３３】
上記の通り本第１の実施形態によれば、周囲の画素との演算により特定の色成分を分離する事で特定の開口瞳の成分を分離する。
【００３４】
なお、上述した第１の実施形態では焦点検出用画素から瞳分割されたＧ信号値を求めるための全開口のＲ信号値として、周囲４画素のレッド値の平均値を用いた。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、欠陥画素補正処理であれば、例えば、周囲の画素値の相関を利用した適応的な処理や、参照画素として同色でないものを参照してその色の比率を用いる処理でも良い。欠陥画素補正処理の性能が良いほど、瞳分割画素値の分離性能がよくなる。
【００３５】
なお、上述した例では、画素を左右（水平方向）に分割した場合について説明したが、画素を上下（垂直方向）に分割してもよい。
【００３６】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図４を参照して上述した第１の実施形態では、焦点調節用画素をＲフィルタとＹｅフィルタ、または、ＢフィルタとＣｙフィルタにより半分ずつ覆うように構成した。これに対し、本第２の実施形態では、Ｙｅフィルタ（またはＣｙフィルタ）を受光領域の中心から偏倚した位置にスリット状に配置することで、長い基線長を確保する。なお、フィルタ以外の構成は上述した第１の実施形態と同様であるため、その説明は省略する。
【００３７】
図８は第２の実施形態におけるカラーフィルタ配列の一例を示した図であり、第１の実施形態で説明した図４と同様に、Ｒ、Ｇ、Ｂの原色フィルタが、いわゆるベイヤー配列で配置されている。図４との違いは、焦点調節用画素４０１、４０２におけるＹｅフィルタが、左右対称となる位置にスリット状に構成され、Ｙｅフィルタ以外の領域（第１の受光領域以外の領域及び第２の受光領域以外の領域）がＲフィルタで覆われている点である。このような焦点調節用画素４０１、４０２が、図５に示すように、撮像素子１１において離散的に配置されている。
【００３８】
図９は第２の実施形態における撮像素子１１の焦点検出用画素と通常画素の概略断面図を示す。図９では、中央の画素が焦点検出用画素、その左右の画素が通常画素である。
【００３９】
図９において、５０１、５０２は光電変換部、５０７が配線層である。なお、本第２の実施形態においては、いわゆる「裏面センサ」と呼ばれる構造で、配線層５０７が光電変換部５０１、５０２の裏側に構成されているものを示している。５０５はマイクロレンズ、５０６は通常画素のカラーフィルタ、５０３及び５０４は焦点検出用画素のカラーフィルタである。ここでは、カラーフィルタ５０３はＲフィルタ（第２の波長帯域の光を透過するフィルタ、カラーフィルタ５０４はＹｅフィルタ（第１の波長帯域の光を透過するフィルタである。
【００４０】
なお、上述した例では、焦点検出用画素をＲフィルタとスリット状のＹｅフィルタとにより覆うものとした。しかしながら、第１の実施形態と同様に、ベイヤー配列のＲ画素に焦点検出用画素が配置されている場合には、Ｂフィルタとスリット状のＣｙフィルタで置き換えられた構成を有する。
【００４１】
上記構成により、第１の実施形態の構成と比較して、より基線長を確保することが可能となる。
【００４２】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、上述した第１の実施形態と比較して、通常画素をＲ、Ｇ、Ｂの原色フィルタの代わりにＭｇ、Ｃｙ、Ｙｅ、Ｇの補色フィルタで覆い、焦点調節用画素を半開口のＲフィルタとＹｅフィルタで覆ったところが異なる。このようなフィルタ構成にすることにより、瞳分割された信号を分離する方法が上述した第１及び第２の実施形態と異なるため、この点について以下に説明する。
【００４３】
図１０は第３の実施形態におけるカラーフィルタ配列の一例を示した図である。図１０に示すように、ＣｙフィルタとＹｅフィルタを交互に配置した行と、Ｇフィルタと、Ｍｇフィルタを交互に配置した行とが繰り返された配列となっている。そして、図１０の中央に示す画素６０１（第１焦点検出用画素）及びその２画素隣の画素６１１が焦点検出用画素（第２焦点検出用画素）である。焦点検出用画素６０１は左半分（第１の受光領域）はＲフィルタ（第２の波長帯域の光を透過するフィルタ）、右半分はＹｅフィルタ（第１の波長帯域の光を透過するフィルタ）により覆われている。また、焦点検出用画素６１１は右半部がＲフィルタ（第２の波長帯域の光を透過するフィルタ）、左半分（第２の受光領域）がＹｅフィルタ（第１の波長帯域の光を透過するフィルタ）で覆われている。
【００４４】
補色の配列において、輝度および色差は
輝度Ｙ＝｛（Ｇ＋Ｃｙ）＋（Ｍｇ＋Ｙｅ）｝／２
色差Ｒ−Ｙ＝｛（Ｍｇ＋Ｙｅ）−（Ｇ＋Ｃｙ）｝＝２Ｒ−Ｇ
色差Ｂ−Ｙ＝｛（Ｍｇ＋Ｃｙ）―（Ｇ＋Ｙｅ）｝＝２Ｂ−Ｇ
【００４５】
として求める。そして、原色信号を近似するとき
Ｇ＝Ｙ−（Ｒ−Ｙ）―（Ｂ−Ｙ）
Ｒ＝ｎ（Ｒ−Ｙ）−ｍ｛Ｙ−（Ｂ−Ｙ）｝
Ｂ＝ｐ（Ｂ−Ｙ）−ｑ｛Ｙ−（Ｒ−Ｙ）｝
となる。なおｎ、ｍ、ｐ、ｑは係数である。
上記のような式で周囲の通常画素から焦点検出用画素６０１及び６１１の全開口のＲ値を求める。焦点検出用画素６０１及び６１１の全開口のＲ信号の信号値が求まった後の処理は、上述した第１の実施形態と同じである。
【００４６】
このように、補色フィルタを用いることも可能である。また、第２の実施形態で説明したように、図１０のＲフィルタをスリット状に形成しても良い。
【００４７】
なお、上述した第１〜第３の実施形態では焦点検出用画素の受光領域の半分の領域又はスリット状の領域を、通常画素で用いられるフィルタ以外の透過特性を有するフィルタにより覆う場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、撮影レンズ１０の射出瞳の異なる領域を透過した光を分離できるのであれば、受光領域の半分の領域及びスリット状の領域でなくてもよく、例えば、中心より片側の一部領域とすることができる。
【００４８】
＜第４の実施形態＞
上述した第１及び第２の実施形態では、焦点検出用画素を、ＲフィルタとＹｅフィルタで覆うことで瞳分割を行った。これに対し、本第４の実施形態においては、Ｙｅフィルタの部分（第１の受光領域以外の領域、第２の受光領域以外の領域）をカラーフィルタで覆わない。その場合、焦点検出用画素は全開口のレッドと部分開口のシアンを透過しているのと等価とみなすことができる。その結果、第１及び第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
また上述した第３の実施形態においてもＹｅフィルタの部分をカラーフィルタで覆わない構成とすることで同様の効果が得られる。
【００５０】
＜第５の実施形態＞
第１〜第４の実施形態では、通常の画素はそれぞれ単一特性のカラーフィルタにより覆われ、信号処理の結果、カラー画像信号を出力する撮像装置であった。これに対し、本第５の実施形態では通常画素にカラーフィルタを装着しない。そして画像信号として色情報を持たない白黒の映像信号を出力する。
【００５１】
そして、第５の実施形態の焦点検出用画素は、カラーフィルタで覆われた部分と、カラーフィルタで覆われない部分とを作ることで、瞳分割を行う。その場合、全開口のカラーフィルタ非装着画素値を欠陥画素補間技術によって算出し、その値を焦点検出用画素の値から引く。結果として得られる信号値は、負の値となるが、それにより得られた像を正負反転することで、上述した第１の実施形態で説明したものと同様の相関演算を行うことができる。
【００５２】
＜第６の実施形態＞
上記の実施形態では、左右の瞳分離に同じ特性のカラーフィルタを用いた。しかしながら、左右の瞳分離のカラーフィルタの特性を同じにする必要はなく、RフィルタとＹｅフィルタの組み合わせと同様にＢフィルタとCｙフィルタの組み合わせにおいても類似の演算によりＧ信号の瞳分離像を分離演算可能である。即ち、Ｒ＋Ｙｅを右側の瞳分離された信号、Ｂ＋Ｃｙを左側の瞳分離された信号としても同様の効果がある。
【００５３】
＜第７の実施形態＞
上記の実施形態では左右のフィルタ形状を画素の受光中心に対して対称に行っているが、レンズ光軸中心に対してなだらかに中心をずらす事でシェーディング特性の左右のバラつきを抑える事が可能である。また、マイクロレンズの製造ばらつきや、レンズの光軸中心と撮像素子の中心ずれや、交換レンズのレンズによる瞳位置のずれなどに対処するためにフィルタで分離する受光領域を数種類もたせる事も有効である。また、上記の実施形態ではモザイク状な配列において通常の画像を得ているが、ストライプ配列でも良い。また、上記実施形態では単板の撮像素子を用いているが、２板や３板でカラー信号を得るシステムでも同様の効果を得られる。
【００５４】
＜第８の実施形態＞
上記の実施形態では代表的なＲＧＢ原色フィルタ、Ｃｙ、Ｙｅ、Ｍｇ補色フィルタの配列を例に説明したがＲ、Ｙｅ、Ｃｙ、Ｂなどの混合フィルタ配列でも同様の効果がある。瞳分離の画素として必要な構成上の条件としては、周囲の画素から補間できる前開口画素の波長に相当する第一のフィルタとその波長を含み且つ異なる波長も通過する第ニのフィルタで構成する事である。
【００５５】
＜第９の実施形態＞
上記の実施形態では通常画像を得るために焦点検出画素を欠陥画素として補正し、瞳分離像を演算により分離してデフォーカス量を得ているが、カメラとしてはデフォーカス量を得る手段を有する必要はない。撮像素子からの信号をそのままメモリーに記憶するだけでも良い。その場合は瞳分離像を焦点検出には利用できないが、ＰＣ等により欠陥画素補正や位相差演算を行う事で距離画像やカラー画像を得る事が可能である。
【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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