(57)【要約】  撮像素子は、二次元状に配列した複数のマイクロレンズと、マイクロレンズ毎に設けられた、異なる色成分の光を受光する複数の画素と、を有し、複数のマイクロレンズのうちの隣接するマイクロレンズに設けられた同じ色成分の光を受光する画素が、隣接して配置されている。
2013147199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元状に配列した複数のマイクロレンズと、
前記マイクロレンズ毎に設けられた、異なる色成分の光を受光する複数の画素と、
を有し、
前記複数のマイクロレンズのうちの隣接する前記マイクロレンズに設けられた同じ色成分の光を受光する画素が、隣接して配置されている撮像素子。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像素子において、
前記画素からの信号が、焦点検出と、画像データの生成との両方に用いられる撮像素子。
【請求項３】
二次元状に配列した複数のマイクロレンズと、
前記マイクロレンズ毎に設けられた、異なる色成分の光を受光する複数の画素と、
を有し、
前記画素からの信号が、焦点検出と、画像データの生成との両方に用いられる撮像素子。
【請求項４】
二次元状に配列した複数のマイクロレンズと、前記マイクロレンズ毎に設けられた、異なる色成分の光を受光する複数の画素と、を有する撮像素子のうちの異なるマイクロレンズの同じ色成分の光を受光する画素からの信号を用いて焦点検出を行う焦点検出手順と、
前記マイクロレンズ毎に設けられた、前記異なる色成分の光を受光する複数の画素からの信号を用いて撮影画像の生成を行う撮影手順と、
を有する撮影方法。
【請求項５】
請求項４に記載の撮影方法において、
前記撮像素子は、前記複数のマイクロレンズのうちの隣接する前記マイクロレンズに設けられた同じ色成分の光を受光する画素が、隣接して配置されている撮影方法。
【請求項６】
撮像光学系を通過した被写体光束による被写体像を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子からの出力信号に基づき、画像信号を生成する画像生成部と、
前記撮像素子からの出力信号に基づき、前記撮像光学系の焦点調節状態を位相差検出方式により検出する焦点検出部と、
を備え、
前記撮像素子は、
画素群と、前記画素群に前記被写体光束を導くように配置されたマイクロレンズ群とを有し、
前記画素群は、互いに異なる第１、第２および第３の分光感度をそれぞれ有する第１、第２および第３の画素が２次元状に配列され、前記マイクロレンズ群の各マイクロレンズの背後には、一つの前記第１の画素と一つの前記第２の画素と二つの前記第３の画素とが２行２列に配置され、これら４つの画素は、前記撮像光学系の射出瞳の４つの瞳領域をそれぞれ通過する４つの光束をそれぞれ受光し、
さらに、前記第１、第２および第３の画素は、それぞれ略同一の分光感度を有する画素同士で２行２列に隣接して配置され、該２行２列に隣接する４画素は、異なる４つの前記マイクロレンズの背後にそれぞれ配置され、且つ前記マイクロレンズに対する位置がそれぞれ異なるように配置され、
前記画像生成部は、前記第１、第２および第３の画素からの出力信号に基づいて前記画像信号を生成し、
前記焦点検出部は、前記第１、第２および第３の画素のうち少なくともいずれかからの出力信号に基づいて前記焦点調節状態を検出する撮像装置。
【請求項７】
請求項６に記載の撮像装置において、
前記第１の画素が赤色のカラーフィルタを有し、前記第２の画素が青色のカラーフィルタを有し、前記第３の画素が緑色のカラーフィルタを有する撮像装置。
【請求項８】
請求項７に記載の撮像装置において、
前記画素群は、一つの前記マイクロレンズの背後に配置される２行２列の４画素の組が２次元状に配列されて形成され、前記組は、画素の配置がそれぞれ異なる第１〜第４の組を有し、
前記第１の組では、所定の配列方向に隣接して前記第１の画素および前記第３の画素が配置されると共に、前記所定の配列方向に垂直な方向に該第１の画素および該第３の画素にそれぞれ隣接して前記第３の画素および前記第２の画素が配置され、
前記第２の組では、前記所定の配列方向に隣接して前記第３の画素および前記第１の画素が配置されると共に、前記垂直方向に該第３の画素および該第１の画素にそれぞれ隣接して前記第２の画素および前記第３の画素が配置され、
前記第３の組では、前記所定の配列方向に隣接して前記第３の画素および前記第２の画素が配置されると共に、前記垂直方向に該第３の画素および該第２の画素にそれぞれ隣接して前記第１の画素および前記第３の画素が配置され、
前記第４の組では、前記所定の配列方向に隣接して前記第２の画素および前記第３の画素が配置されると共に、前記垂直方向に該第２の画素および該第３の画素にそれぞれ隣接して前記第３の画素および前記第１の画素が配置され、
前記第１の組および第２の組は、前記所定の配列方向に隣接し、且つ前記所定の配列方向に交互に繰り返し配列され、前記第３の組および第４の組は前記所定の配列方向に隣接し、且つ前記所定の配列方向に交互に繰り返し配列され、前記第１の組および第２の組で形成される第１の列と前記第３の組および第４の組で形成される第２の列とは前記垂直方向に隣接し、且つ前記垂直方向に交互に繰り返し配列される撮像装置。
【請求項９】
請求項７または８のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記画像生成部は、２行２列で互いに隣接する４つの前記第１の画素からの出力信号を加算し、２行２列の形で隣接する４つの前記第２の画素からの出力信号を加算し、２行２列で互いに隣接する４つの前記第３の画素からの出力信号を加算することにより、ベイヤー配列の画像信号を生成する撮像装置。
【請求項１０】
請求項６〜８のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記画像生成部は、各マイクロレンズの背後に配置された前記第１、第２および第３の画素からの出力信号に基づいて、各マイクロレンズ位置における３つの色信号を取得する撮像装置。
【請求項１１】
請求項６〜８のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記画像生成部は、前記第１〜第３の各画素位置において、他の２つの分光成分の信号を生成する色補間処理を行うことにより３つの色信号を取得し、前記３つの色信号に基づいて輝度信号および色差信号を生成する撮像装置。
【請求項１２】
請求項６〜１１のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記焦点検出部は、前記画素群のうち、略同一の分光感度を有し、且つ前記マイクロレンズに対する位置が異なる一対の画素からの出力信号に基づいて、前記撮像光学系の焦点調節状態を検出する撮像装置。
【請求項１３】
請求項８に記載の撮像装置において、
前記焦点検出部は、前記第１の組と前記第２の組にそれぞれ含まれる前記第３の画素、および前記第３の組と前記第４の組にそれぞれ含まれる前記第３の画素のうち少なくとも一方の第３の画素からの出力信号に基づいて、前記所定の配列方向において前記撮像光学系の焦点調節状態を検出する撮像装置。
【請求項１４】
請求項８に記載の撮像装置において、
前記焦点検出部は、前記第１の組と前記第３の組にそれぞれ含まれる前記第３の画素、および前記第２の組と前記第４の組にそれぞれ含まれる前記第３の画素のうち少なくとも一方の第３の画素からの出力信号に基づいて、前記垂直方向において前記撮像光学系の焦点調節状態を検出する撮像装置。
【請求項１５】
請求項８に記載の撮像装置において、
前記焦点検出部は、前記第１の組と前記第４の組にそれぞれ含まれる前記第３の画素、および前記第２の組と前記第３の組にそれぞれ含まれる前記第３の画素のうち少なくとも一方の第３の画素からの出力信号に基づいて、前記所定の配列方向に対して斜めの方向において前記撮像光学系の焦点調節状態を検出する撮像装置。
【請求項１６】
画素群と、
前記画素群に前記被写体光束を導くように配置されたマイクロレンズ群と、
を備え、
前記画素群は、互いに異なる第１、第２および第３の分光感度をそれぞれ有する第１、第２および第３の画素が２次元状に配列され、前記マイクロレンズ群の各マイクロレンズの背後には、一つの前記第１の画素と一つの前記第２の画素と二つの前記第３の画素とが２行２列に配置され、これら４つの画素は、撮像光学系の射出瞳の４つの瞳領域をそれぞれ通過する４つの光束をそれぞれ受光し、
さらに、前記第１、第２および第３の画素は、それぞれ略同一の分光感度を有する画素同士で２行２列に隣接して配置され、該２行２列に隣接する４画素は、異なる４つの前記
マイクロレンズの背後にそれぞれ配置され、且つ前記マイクロレンズに対する位置がそれぞれ異なるように配置される撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子、撮影方法、および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子の一部に配置された複数の焦点検出専用の画素からの出力信号に基づいて、瞳分割型位相差方式による焦点検出を行う撮像装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特開２００７−２８２１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術で焦点検出を行うには、焦点検出専用の画素が配置された位置に限られる。しかしながら、焦点検出専用の画素を増やすと、焦点検出専用の画素が配置された位置では画像信号が得られないために画質が低下してしまう。このように、従来技術では、撮像素子の出力信号に基づいて画像信号の生成に加え位相差方式による焦点検出を可能とする一方で、撮像素子の一部に焦点検出専用の画素を設けたことによる弊害が生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によると、撮像素子は、二次元状に配列した複数のマイクロレンズと、マイクロレンズ毎に設けられた、異なる色成分の光を受光する複数の画素と、を有し、複数のマイクロレンズのうちの隣接するマイクロレンズに設けられた同じ色成分の光を受光する画素が、隣接して配置されている。
本発明の第２の態様によると、第１の態様の撮像素子において、画素からの信号が、焦点検出と、画像データの生成との両方に用いられるのが好ましい。
本発明の第３の態様によると、撮像素子は、二次元状に配列した複数のマイクロレンズと、マイクロレンズ毎に設けられた、異なる色成分の光を受光する複数の画素と、を有し、画素からの信号が、焦点検出と、画像データの生成との両方に用いられる。
本発明の第４の態様によると、撮影方法は、二次元状に配列した複数のマイクロレンズと、マイクロレンズ毎に設けられた、異なる色成分の光を受光する複数の画素と、を有する撮像素子のうちの異なるマイクロレンズの同じ色成分の光を受光する画素からの信号を用いて焦点検出を行う焦点検出手順と、マイクロレンズ毎に設けられた、異なる色成分の光を受光する複数の画素からの信号を用いて撮影画像の生成を行う撮影手順と、を有する。
本発明の第５の態様によると、第４の態様の撮影方法において、撮像素子は、前記複数のマイクロレンズのうちの隣接する前記マイクロレンズに設けられた同じ色成分の光を受光する画素が、隣接して配置されているのが好ましい。
本発明の第６の態様によると、撮像装置は、撮像光学系を通過した被写体光束による被写体像を撮像する撮像素子と、撮像素子からの出力信号に基づき、画像信号を生成する画像生成部と、撮像素子からの出力信号に基づき、撮像光学系の焦点調節状態を位相差検出方式により検出する焦点検出部と、を備え、撮像素子は、画素群と、画素群に被写体光束を導くように配置されたマイクロレンズ群とを有し、画素群は、互いに異なる第１、第２および第３の分光感度をそれぞれ有する第１、第２および第３の画素が２次元状に配列され、マイクロレンズ群の各マイクロレンズの背後には、一つの第１の画素と一つの第２の画素と二つの第３の画素とが２行２列に配置され、これら４つの画素は、撮像光学系の射出瞳の４つの瞳領域をそれぞれ通過する４つの光束をそれぞれ受光し、さらに、第１、第２および第３の画素は、それぞれ略同一の分光感度を有する画素同士で２行２列に隣接して配置され、該２行２列に隣接する４画素は、異なる４つのマイクロレンズの背後にそれぞれ配置され、且つマイクロレンズに対する位置がそれぞれ異なるように配置され、画像生成部は、第１、第２および第３の画素からの出力信号に基づいて画像信号を生成し、焦点検出部は、第１、第２および第３の画素のうち少なくともいずれかからの出力信号に基づいて焦点調節状態を検出する。
本発明の第７の態様によると、第６の態様の撮像装置において、第１の画素が赤色のカラーフィルタを有し、第２の画素が青色のカラーフィルタを有し、第３の画素が緑色のカラーフィルタを有するのが好ましい。
本発明の第８の態様によると、第７の態様の撮像装置において、画素群は、一つのマイクロレンズの背後に配置される２行２列の４画素の組が２次元状に配列されて形成され、前記組は、画素の配置がそれぞれ異なる第１〜第４の組を有し、第１の組では、所定の配列方向に隣接して第１の画素および第３の画素が配置されると共に、所定の配列方向に垂直な方向に該第１の画素および該第３の画素にそれぞれ隣接して第３の画素および第２の画素が配置され、第２の組では、所定の配列方向に隣接して第３の画素および第１の画素が配置されると共に、垂直方向に該第３の画素および該第１の画素にそれぞれ隣接して第２の画素および第３の画素が配置され、第３の組では、所定の配列方向に隣接して第３の画素および第２の画素が配置されると共に、垂直方向に該第３の画素および該第２の画素にそれぞれ隣接して第１の画素および第３の画素が配置され、第４の組では、所定の配列方向に隣接して第２の画素および第３の画素が配置されると共に、垂直方向に該第２の画素および該第３の画素にそれぞれ隣接して第３の画素および第１の画素が配置され、第１の組および第２の組は、所定の配列方向に隣接し、且つ所定の配列方向に交互に繰り返し配列され、第３の組および第４の組は所定の配列方向に隣接し、且つ所定の配列方向に交互に繰り返し配列され、第１の組および第２の組で形成される第１の列と第３の組および第４の組で形成される第２の列とは垂直方向に隣接し、且つ垂直方向に交互に繰り返し配列されるのが好ましい。
本発明の第９の態様によると、第７または８のいずれか一の態様の撮像装置において、画像生成部は、２行２列で互いに隣接する４つの第１の画素からの出力信号を加算し、２行２列の形で隣接する４つの第２の画素からの出力信号を加算し、２行２列で互いに隣接する４つの第３の画素からの出力信号を加算することにより、ベイヤー配列の画像信号を生成するのが好ましい。
本発明の第１０の態様によると、第６〜８のいずれか一の態様の撮像装置において、画像生成部は、各マイクロレンズの背後に配置された第１、第２および第３の画素からの出力信号に基づいて、各マイクロレンズ位置における３つの色信号を取得するのが好ましい。
本発明の第１１の態様によると、第６〜８のいずれか一の態様の撮像装置において、画像生成部は、第１〜第３の各画素位置において、他の２つの分光成分の信号を生成する色補間処理を行うことにより３つの色信号を取得し、３つの色信号に基づいて輝度信号および色差信号を生成するのが好ましい。
本発明の第１２の態様によると、第６〜１１のいずれか一の態様の撮像装置において、焦点検出部は、画素群のうち、略同一の分光感度を有し、且つマイクロレンズに対する位置が異なる一対の画素からの出力信号に基づいて、撮像光学系の焦点調節状態を検出するのが好ましい。
本発明の第１３の態様によると、第８の態様の撮像装置において、焦点検出部は、第１の組と第２の組にそれぞれ含まれる第３の画素、および第３の組と第４の組にそれぞれ含まれる第３の画素のうち少なくとも一方の第３の画素からの出力信号に基づいて、所定の配列方向において撮像光学系の焦点調節状態を検出するのが好ましい。
本発明の第１４の態様によると、第８の態様の撮像装置において、焦点検出部は、第１の組と第３の組にそれぞれ含まれる第３の画素、および第２の組と第４の組にそれぞれ含まれる第３の画素のうち少なくとも一方の第３の画素からの出力信号に基づいて、垂直方向において撮像光学系の焦点調節状態を検出するのが好ましい。
本発明の第１５の態様によると、第８の態様の撮像装置において、焦点検出部は、第１の組と第４の組にそれぞれ含まれる第３の画素、および第２の組と第３の組にそれぞれ含まれる第３の画素のうち少なくとも一方の第３の画素からの出力信号に基づいて、所定の配列方向に対して斜めの方向において撮像光学系の焦点調節状態を検出するのが好ましい。
本発明の第１６の態様によると、撮像素子は、画素群と、画素群に被写体光束を導くように配置されたマイクロレンズ群と、を備え、画素群は、互いに異なる第１、第２および第３の分光感度をそれぞれ有する第１、第２および第３の画素が２次元状に配列され、マイクロレンズ群の各マイクロレンズの背後には、一つの第１の画素と一つの第２の画素と二つの第３の画素とが２行２列に配置され、これら４つの画素は、撮像光学系の射出瞳の４つの瞳領域をそれぞれ通過する４つの光束をそれぞれ受光し、さらに、第１、第２および第３の画素は、それぞれ略同一の分光感度を有する画素同士で２行２列に隣接して配置され、該２行２列に隣接する４画素は、異なる４つのマイクロレンズの背後にそれぞれ配置され、且つマイクロレンズに対する位置がそれぞれ異なるように配置される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、撮像素子に焦点検出専用の画素を設けることなく、撮像素子からの出力信号に基づいて画像信号の生成および位相差方式による焦点検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態によるデジタルカメラの構成を例示する図である。
【図２】撮像素子における画素の配置を例示する平面図である。
【図３】交換レンズの射出瞳を例示する図である。
【図４】デフォーカス量を求める画素列を説明する図である。
【図５】射出瞳を通る光束を説明する図である。
【図６】デフォーカス量を求める画素列を説明する図である。
【図７】射出瞳を通る光束を説明する図である。
【図８】デフォーカス量を求める画素列を説明する図である。
【図９】射出瞳を通る光束を説明する図である。
【図１０】第１の画像信号生成処理を説明する図である。
【図１１】第２の画像信号生成処理を説明する図である。
【図１２】第３の画像信号生成処理を説明する図である。
【図１３】第３の画像信号生成処理を説明する図である。
【図１４】第３の画像信号生成処理を説明する図である。
【図１５】第３の画像信号生成処理を説明する図である。
【図１６】第３の画像信号生成処理を説明する図である。
【図１７】撮影処理の流れを説明するフローチャートである。
【図１８】変形例６の画像信号生成処理を説明する図である。
【図１９】撮像素子の回路構成を例示する図である。
【図２０】撮像素子における回路の配置を例示する平面図である。
【図２１】（ａ）は撮像素子の入射面を例示する図であり、（ｂ）は撮像素子の配線面を例示する図である。
【図２２】撮像素子と信号処理チップの接続を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態によるデジタルカメラの構成を例示する図である。デジタルカメラ１は、交換レンズ２とカメラボディ３から構成される。交換レンズ２は、マウント部４を介してカメラボディ３に装着される。
【０００９】
交換レンズ２は、レンズ制御部５、主レンズ９、ズームレンズ８、フォーカシングレンズ７、および絞り６を含む。レンズ制御部５は、マイクロコンピュータとメモリなどで構成され、フォーカシングレンズ７と絞り６の駆動制御、絞り６の開口状態の検出、ズームレンズ８およびフォーカシングレンズ７の位置検出、後述するカメラボディ３側のボディ制御部１４に対するレンズ情報の送信、ボディ制御部１４からのカメラ情報の受信などを行う。
【００１０】
カメラボディ３は、撮像素子１２、撮像素子駆動制御部１９、ボディ制御部１４、液晶表示素子駆動回路１５、液晶表示素子１６、接眼レンズ１７、および操作部材１８などを含み、着脱可能なメモリカード２０が装着されている。撮像素子１２は、交換レンズ２の予定結像面に配置されて交換レンズ２により結像される被写体像を撮像する。
【００１１】
ボディ制御部１４は、マイクロコンピュータとメモリなどで構成される。ボディ制御部１４は、デジタルカメラ全体の動作制御を行う。ボディ制御部１４とレンズ制御部５は、マウント部４の電気接点部１３を介して通信を行うように構成される。
【００１２】
撮像素子駆動制御部１９は、ボディ制御部１４からの指示に応じて撮像素子１２で必要な制御信号を生成する。液晶表示素子駆動回路１５は、ボディ制御部１４からの指示に応じて液晶ビューファインダー（ＥＶＦ：電子ビューファインダー）を構成する液晶表示素子１６を駆動する。撮影者は、接眼レンズ１７を介して液晶表示素子１６に表示された像を観察する。メモリカード２０は、画像データなどを格納記憶する記憶媒体である。
【００１３】
交換レンズ２によって撮像素子１２上に結像された被写体像は、撮像素子１２によって光電変換される。撮像素子１２は、撮像素子駆動制御部１９からの制御信号によって光電変換信号の蓄積および信号読出しのタイミング（フレームレート）が制御される。撮像素子１２からの出力信号は、不図示のＡ／Ｄ変換部でデジタルデータに変換され、ボディ制御部１４へ送られる。
【００１４】
ボディ制御部１４は、撮像素子１２からの所定の焦点検出エリアに対応する出力信号に基づいてデフォーカス量を算出し、このデフォーカス量をレンズ制御部５へ送る。レンズ制御部５は、ボディ制御部１４から受信したデフォーカス量に基づいてフォーカシングレンズ駆動量を算出し、このレンズ駆動量に基づいてフォーカシングレンズ７を不図示のモーター等で駆動して合焦位置へ移動させる。
【００１５】
また、ボディ制御部１４は、撮影指示後に撮像素子１２から出力された信号に基づいて記録用の画像データを生成する。ボディ制御部１４は、生成した画像データをメモリカード２０に格納するとともに液晶表示素子駆動回路１５へ送り、液晶表示素子１６に再生表示させる。
【００１６】
なお、カメラボディ３にはシャッターボタン、焦点検出エリアの設定部材などを含む操作部材１８が設けられている。ボディ制御部１４は、これらの操作部材１８からの操作信号を検出し、検出結果に応じた動作（撮影処理、焦点検出エリアの設定など）の制御を行う。
【００１７】
＜撮像素子の説明＞
本実施形態は、撮像素子１２に特徴を有するので、以降は撮像素子１２を中心に説明する。図２（ａ）および（ｂ）は、撮像素子１２における画素の配置を例示する平面図である。ここでは、代表して１０×１０画素分を抜き出して図示している。各画素は略正方形にレイアウトされ、２次元状に配列されている。画素としては、赤色成分の光を受光する画素（Ｒ画素）、緑色成分の光を受光する画素（Ｇ画素）、青色成分の光を受光する画素（Ｂ画素）の３種類が設けられている。
【００１８】
Ｒ画素は、赤色成分の光のみを透過させるカラーフィルタと、該カラーフィルタの背後に配置された光電変換部とから構成される。Ｇ画素は、緑色成分の光のみを透過させるカラーフィルタと、該カラーフィルタの背後に配置された光電変換部とから構成される。Ｂ画素は、青色成分の光のみを透過させるカラーフィルタと、該カラーフィルタの背後に配置された光電変換部とから構成される。
【００１９】
また、撮像素子１２には、交換レンズ２からの光束を効率的に４つの画素の組へ導くためのマイクロレンズ４０が複数形成されている。図２において５×５＝２５の円がマイクロレンズ４０に対応する。マイクロレンズ４０は、たとえば、その中心と光軸とが略一致する軸対称型の球面レンズあるいは非球面レンズで構成され、光入射側を凸形状として２次元状に配列されている。
【００２０】
各マイクロレンズ４０の背後には、一つのＲ画素、二つのＧ画素、一つのＢ画素が２行２列に配置される。本説明では、図２（ａ）に示すように、マイクロレンズ４０の背後に
位置する４つの画素の組を、その配置の違いによって４通り（Ｐ１〜Ｐ４）に分類する。
【００２１】
マイクロレンズ４０の背後において、第１の組Ｐ１では、左上にＲ画素、右上にＧ画素、左下にＧ画素、右下にＢ画素が配置される。第２の組Ｐ２では、左上にＧ画素、右上にＲ画素、左下にＢ画素、右下にＧ画素が配置される。第３の組Ｐ３では、左上にＧ画素、右上にＢ画素、左下にＲ画素、右下にＧ画素が配置される。第４の組Ｐ４では、左上にＢ画素、右上にＧ画素、左下にＧ画素、右下にＲ画素が配置される。
【００２２】
第１の組Ｐ１および第２の組Ｐ２は、水平方向（Ｘ方向）に隣接し、且つ水平方向に交互に繰り返し配列される。第１の組Ｐ１および第２の組Ｐ２から形成される列を、第１列Ｌ１と呼ぶ。第３の組Ｐ３および第４の組Ｐ４は、水平方向に隣接し、且つ水平方向に交互に繰り返し配列される。第３の組Ｐ３および第４の組Ｐ４から形成される列を、第２列Ｌ２と呼ぶ。
【００２３】
上記第１列Ｌ１および第２列Ｌ２は、鉛直方向（Ｙ方向）に隣接し、且つ鉛直方向に交互に繰り返し配列される。これにより、各第１の組Ｐ１および第３の組Ｐ３は鉛直方向に隣接し、各第２の組Ｐ２および第４の組Ｐ４は鉛直方向に隣接する。
【００２４】
このような配置により、マイクロレンズ４０とＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素との位置関係は、以下のようになる。
【００２５】
まず、Ｒ画素は、縦横に隣接する４つのマイクロレンズ４０の背後において、それぞれ左上、右上、左下、右下に配置される。Ｇ画素は、縦横に隣接する４つのマイクロレンズ４０の背後において、それぞれ右上および左下、左上および右下、左上および右下、右上および左下に配置される。Ｂ画素は、縦横に隣接する４つのマイクロレンズ４０の背後において、それぞれ右下、左下、右上、左上に配置される。このように、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素は、それぞれマイクロレンズ４０の背後で特定の位置に偏らないように均等配置される。
【００２６】
図２（ｂ）は、図２（ａ）と同様の箇所を抜き出した図である。図２（ａ）に示した４つの画素の組分け（Ｐ１〜Ｐ４）を縦横に１画素分ずらして見る場合、図２（ｂ）に示すように、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素は、それぞれ隣接する２行２列の４画素が同色の画素となるように配置されている。
【００２７】
また同色の２行２列の４画素は、それぞれ異なるマイクロレンズ４０の背後に配置され、マイクロレンズ４０に対する位置がそれぞれ異なる。換言すれば、異なる４つのマイクロレンズ４０の背後にそれぞれ配置されたＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素は、それぞれの色ごとに２行２列に隣接するように配置される。
【００２８】
上記同色２行２列の４つのＲ画素から構成される組５０ｒ、４つのＧ画素から構成される組５０ｇ、４つのＢ画素から構成される組５０ｂは、４画素を１組として見る場合はベイヤー配列を形成する。
【００２９】
＜焦点検出処理＞
次に、上述した構成の撮像素子１２から焦点検出の信号を取得する例を、図３〜図９を用いて説明する。図３は、絞り６が開放された状態の交換レンズ２の射出瞳８０を例示する図である。射出瞳８０の４つの領域８１〜８４を通過した光束は、それぞれ図２のマイクロレンズ４０の左上、右上、左下、および右下に位置する画素に入射する。各マイクロレンズ４０において左上、右上、左下、および右下に位置する画素に入射する光束と、上記第１領域８１、第２領域８２、第３領域８３、および第４領域８４との対応関係は、交換レンズ２の光軸Ａｘを対称軸として上下左右を反転したものとして考えればよい。なお、図３は、概念を説明する図である。実際には、マイクロレンズ４０を通った光が隣の組に含まれる画素へ入射して混色や解像度の低下などが生じないように構成されている。
【００３０】
まず、図４に例示するように、撮像素子１２のうちＧ画素が水平方向（Ｘ軸方向）に並ぶ画素列９０に基づいてデフォーカス量を求める場合を説明する。画素列９０は、第２の組Ｐ２に含まれ、マイクロレンズ４０の左上に位置するＧ画素（Ｇ−ａ）と、第１の組Ｐ１に含まれ、マイクロレンズ４０の右上に位置するＧ画素（Ｇ−ｂ）とから構成される。画素列９０を構成する画素には、図５に例示するように、射出瞳８０上の第１領域８１を介する光束Ａと第２領域８２を介する光束Ｂとが入射される。光束Ａは、マイクロレンズ４０の左上に位置するＧ画素（Ｇ−ａ）に入射される。光束Ｂは、マイクロレンズ４０の右上に位置するＧ画素（Ｇ−ｂ）に入射される。
【００３１】
合焦時は撮像素子１２に鮮鋭像が結ばれる状態であるため、上述したように異なる瞳位置に瞳分割された光束による一対の像は撮像素子１２上で一致する。つまり、画素列９０において、光束Ａを受光するＧ画素（Ｇ−ａ）から得られる信号波形（信号列ａ１、ａ２、ａ３、ａ４…）と、光束Ｂを受光するＧ画素（Ｇ−ｂ）から得られる信号波形（信号列ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４…）とは、その形状が重なる。
【００３２】
一方、非合焦時は撮像素子１２の手前で鮮鋭像を結ぶ状態、あるいは撮像素子１２の後ろ側に鮮鋭像を結ぶ状態であるため、上記瞳分割された光束による一対の像は撮像素子１２上では一致しない。この場合の光束Ａによる信号波形（信号列ａ１、ａ２、ａ３、ａ４…）および光束Ｂによる信号波形（信号列ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４…）は、合焦状態からのずれ（デフォーカス量）に応じて、互いの位置関係（ずれ方向およびずれ量）が異なる。
【００３３】
ボディ制御部１４は、光束Ａによる信号波形（信号列ａ１、ａ２、ａ３、ａ４…）および光束Ｂによる信号波形（信号列ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４…）の位置関係に基づいて交換レンズ２による焦点位置の調節状態（デフォーカス量）を算出し、算出結果をカメラ情報としてレンズ制御部５へ送信する。レンズ制御部５がカメラ情報に基づいてフォーカシングレンズ７を光軸方向へ進退移動させると、撮像素子１２上に鮮鋭像を結ぶようにフォーカスが調節される。
【００３４】
次に、図６に例示するように、撮像素子１２のうちＧ画素が鉛直方向（Ｙ軸方向）に並ぶ画素列１２０に基づいてデフォーカス量を求める場合を説明する。画素列１２０は、第２の組Ｐ２に含まれ、マイクロレンズ４０の左上に位置するＧ画素（Ｇ−ａ）と、第４の組Ｐ４に含まれ、マイクロレンズ４０の左下に位置するＧ画素（Ｇ−ｃ）とから構成される。画素列１２０を構成する画素には、図７に例示するように、射出瞳８０上の第１領域８１を介する光束Ａと、第３領域８３を介する光束Ｃとが入射される。光束Ａはマイクロレンズ４０の左上に位置するＧ画素（Ｇ−ａ）に入射される。光束Ｃはマイクロレンズ４０の左下に位置するＧ画素（Ｇ−ｃ）に入射される。
【００３５】
合焦時は撮像素子１２に鮮鋭像が結ばれる状態であるため、上述したように画素列１２０において、光束Ａを受光するＧ画素（Ｇ−ａ）から得られる信号波形（信号列ａ１、ａ２、ａ３、ａ４…）と、光束Ｃを受光するＧ画素（Ｇ−ｃ）から得られる信号波形（信号列ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４…）とは、その形状が重なる。
【００３６】
一方、非合焦時の場合の光束Ａによる信号波形（信号列ａ１、ａ２、ａ３、ａ４…）および光束Ｃによる信号波形（信号列ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４…）とは、合焦状態からのずれ（デフォーカス量）に応じて、互いの位置関係（ずれ方向およびずれ量）が異なる。
【００３７】
ボディ制御部１４は、光束Ａによる信号波形（信号列ａ１、ａ２、ａ３、ａ４…）および光束Ｃによる信号波形（信号列ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４…）の位置関係に基づいて交換レンズ２による焦点位置の調節状態（デフォーカス量）を算出し、算出結果をカメラ情報としてレンズ制御部５へ送信する。レンズ制御部５がカメラ情報に基づいてフォーカシングレンズ７を光軸方向へ進退移動させると、撮像素子１２上に鮮鋭像を結ぶようにフォーカスが調節される。
【００３８】
さらに、図８に例示するように、撮像素子１２のうちＧ画素が斜め方向に並ぶ画素列１５０に基づいてデフォーカス量を求める場合を説明する。画素列１５０は、第２の組Ｐ２に含まれ、マイクロレンズ４０の左上に位置するＧ画素（Ｇ−ａ）および右下に位置するＧ画素（Ｇ−ｄ）と、第３の組Ｐ３に含まれ、マイクロレンズ４０の左上に位置するＧ画素（Ｇ−ａ）および右下に位置するＧ画素（Ｇ−ｄ）とから構成される。画素列１５０を構成する画素には、図９に例示するように、射出瞳８０上の第１領域８１を介する光束Ａと、第４領域８４を介する光束Ｄとが入射される。光束Ａはマイクロレンズ４０の左上に位置するＧ画素（Ｇ−ａ）に入射される。光束Ｄはマイクロレンズ４０の右下に位置するＧ画素（Ｇ−ｄ）に入射される。
【００３９】
合焦時は撮像素子１２に鮮鋭像が結ばれる状態であるため、上述したように画素列１５０において、光束Ａを受光するＧ画素（Ｇ−ａ）から得られる信号波形（信号列ａ１、ａ２、ａ３、ａ４…）と、光束Ｄを受光するＧ画素（Ｇ−ｄ）から得られる信号波形（信号列ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４…）とは、その形状が重なる。
【００４０】
一方、非合焦時の場合の光束Ａによる信号波形（信号列ａ１、ａ２、ａ３、ａ４…）および光束Ｄによる信号波形（信号列ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４…）は、合焦状態からのずれ（デフォーカス量）に応じて、互いの位置関係（ずれ方向およびずれ量）が異なる。
【００４１】
ボディ制御部１４は、光束Ａによる信号波形（信号列ａ１、ａ２、ａ３、ａ４…）および光束Ｄによる信号波形（信号列ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４…）の位置関係に基づいて交換レンズ２による焦点位置の調節状態（デフォーカス量）を算出し、算出結果をカメラ情報としてレンズ制御部５へ送信する。レンズ制御部５がカメラ情報に基づいてフォーカシングレンズ７を光軸方向へ進退移動させると、撮像素子１２上に鮮鋭像を結ぶようにフォーカスが調節される。
【００４２】
＜画像信号生成処理＞
次に、上記撮像素子１２から画像信号を取得する例を、図１０〜図１６を用いて説明する。本実施形態では、上記撮像素子１２からの出力信号に基づいてカラーの画像信号を生成する画像信号生成処理として、以下の３方法のいずれかを用いて行う。ボディ制御部１４は、あらかじめ初期設定によって指示されている方法による画像信号生成処理を行う。
【００４３】
（第１の画像信号生成処理）
図１０は、第１の画像信号生成処理を説明する図である。第１の画像信号生成処理を行うボディ制御部１４は、図１０（ａ）に示すように、同じマイクロレンズ４０を介して光束を受光する４画素を１つの組２００として扱う。各組２００にはそれぞれ、Ｇ画素が２つ、Ｂ画素およびＲ画素が１つ含まれる。
【００４４】
ボディ制御部１４は、各組２００において、Ｒ画素からの出力信号をその組２００のＲ画像信号とし、Ｂ画素からの出力信号をその組２００のＢ画像信号とし、２つのＧ画素からの出力信号の平均値をその組２００のＧ画像信号とする。これにより、ボディ制御部１４は、図１０（ｂ）に示すように、撮像素子１２に含まれる画素数の１／４画素数である
カラー画像信号（ＲＧＢ）を得ることができる。ボディ制御部１４は、このようにして得られたカラー画像信号を用いて記録用画像のファイルを生成する。
【００４５】
このように第１の画像信号生成処理では、色信号を補間する色補間処理を行わずに、カラーの画像信号を取得することができる。
【００４６】
（第２の画像信号生成処理）
図１１は、第２の画像信号生成処理を説明する図である。第２の画像信号生成処理を行うボディ制御部１４は、図１１（ａ）に示すように、隣接する同色の２行２列の４画素を１つの組２１０として扱う。
【００４７】
ボディ制御部１４は、各組２１０に含まれる４画素からの出力信号を加算した信号を、その組２１０の画像信号とする。具体的には、ボディ制御部１４は、Ｒ画素の組２１０の場合、４つのＲ画素からの出力信号を加算した信号を、その組２１０のＲ画像信号とする。ボディ制御部１４は、Ｇ画素の組２１０の場合、４つのＧ画素からの出力信号を加算した信号を、その組２１０のＧ画像信号とする。ボディ制御部１４は、Ｂ画素の組２１０の場合、４つのＢ画素からの出力信号を加算した信号を、その組２１０のＢ画像信号とする。これにより、ボディ制御部１４は、図１１（ｂ）に示すように、撮像素子１２に含まれる画素数の１／４画素数であるベイヤー配列の画像信号を得ることができる。
【００４８】
ところで、マイクロレンズ４０へ入射する光束の入射角によっては、マイクロレンズ４０の背後に配置された４つの画素の受光量が均等にならない場合がある。たとえば、ある入射角θ１のときには、マイクロレンズ４０の左上に位置する画素の受光量が大きくマイクロレンズ４０の右下に位置する画素の受光量が小さくなったり、別の入射角θ２のときには、マイクロレンズ４０の左上に位置する画素の受光量が小さくマイクロレンズ４０の右下に位置する画素の受光量が大きくなったりする。
【００４９】
第２の画像信号生成処理では、マイクロレンズ４０の異なる位置（左上、右上、左下、右下）に配置された４画素（すなわち各組２１０に含まれる４画素）からの出力信号を加算した信号を画像信号とするようにしたので、マイクロレンズ４０への光の入射角によらず適切な画像信号を生成することができる。
【００５０】
ボディ制御部１４はさらに、ベイヤー配列の画像信号において、隣接する組２１０からの信号を用いて不足する色成分を補間処理によって生成する。たとえば、Ｇ画素の組２１０の場合、Ｒ画像信号およびＢ画像信号が存在しないので、周辺の組２１０の信号を用いて色補間処理を行う。このようなベイヤー配列における色補間処理は公知であるので、詳細な説明は省略する。ボディ制御部１４は、この色補間処理により得られたカラー画像信号（ＲＧＢ）を用いて記録用画像のファイルを生成する。
【００５１】
（第３の画像信号生成処理）
第３の画像信号生成処理を行うボディ制御部１４は、まず、各画素において不足する色成分を補間する色補間処理を行う。
【００５２】
図１２は、Ｇ画像信号を補間する処理を説明する図である。ボディ制御部１４は、各Ｒ画素およびＢ画素の位置において、その画素の最も近傍に位置する４つのＧ画素からの出力信号を用いてＧ画像信号を補間処理によって生成する。たとえば、図１２（ａ）の太枠で示すＲ画素の位置においてＧ画像信号を補間する場合、このＲ画素の最も近傍に位置する４つのＧ画素（Ｇ１〜Ｇ４）からの出力信号を用いる。ボディ制御部１４は、（αＧ１＋βＧ２＋γＧ３＋δＧ４）／４を、該Ｒ画素のＧ画像信号とする。なお、α〜δは、該Ｒ画素からの距離に応じた係数であり、該Ｒ画素からの距離が近いほど係数を大きくする。この場合、Ｇ画素Ｇ１およびＧ２の方が、Ｇ画素Ｇ３およびＧ４よりも該Ｒ画素に近いので、α＝β＞γ＝δとする。
【００５３】
このようにしてボディ制御部１４は、Ｒ画素およびＢ画素の位置においてＧ画像信号を補間する処理を行うことで、図１２（ｂ）に示すように、各画素３０の位置においてＧ画像信号を得ることができる。
【００５４】
図１３は、Ｒ画像信号およびＢ画像信号を補間する処理を説明する図である。ボディ制御部１４は、図１３（ａ）に示すように、隣接する同色の２行２列の４画素を１つの組２２０として扱い、４画素からの出力信号を加算した信号をその組２２０の画像信号とする。各組２２０は、図１３（ｂ）に示すようにベイヤー配列を形成している。ボディ制御部１４は、公知のベイヤー配列における色補間処理を用いて、各組２２０におけるＲ画像信号およびＢ画像信号の補間処理を行う。この補間処理の結果、図１４（ａ）に示すように各組２２０においてＲ画像信号が得られ、図１５（ａ）に示すように各組２２０においてＢ画像信号が得られる。
【００５５】
ボディ制御部１４は、各組２２０において補間されたＲ画像信号を４で除算した信号（Ｒ／４）を、各組２２０を構成する４つの画素におけるＲ画像信号とすることで、解像度を変換する。この結果、ボディ制御部１４は、図１４（ｂ）に示すように、各画素３０の位置においてＲ画像信号を得ることができる。同様に、ボディ制御部１４は、各組２２０において補間されたＢ画像信号を４で除算した信号（Ｂ／４）を、各組２２０を構成する４つの画素におけるＢ画像信号とすることで、解像度を変換する。この結果、ボディ制御部１４は、図１５（ｂ）に示すように、各画素３０の位置においてＢ画像信号を得ることができる。
【００５６】
ボディ制御部１４は、上述のような色補間処理を行うことにより、図１６（ａ）に示すように、各画素３０の位置においてＲＧＢの画像信号を得る。そしてボディ制御部１４は、各画素の位置におけるＲＧＢの画像信号を用いて、各画素３０の位置における輝度信号Ｙを得る。たとえば、ボディ制御部１４は、０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂを、輝度信号Ｙとする。
【００５７】
またボディ制御部１４は、各画素３０の位置において、Ｒ画像信号から輝度信号Ｙを引算した信号（Ｒ−Ｙ）を色差信号Ｃｒとする。ボディ制御部１４は、各画素３０の位置において、Ｂ画像信号から輝度信号Ｙを引算した信号（Ｂ−Ｙ）を色差信号Ｃｂとする。
【００５８】
この結果、ボディ制御部１４は、図１６（ｂ）に示すように、各画素３０の位置において、輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｒ、Ｃｂを得ることができる。ボディ制御部１４は、このようにして得られたカラー画像信号（ＹＣｒＣｂ）を用いて記録用画像のファイルを生成する。
【００５９】
＜撮影処理＞
図１７は、ボディ制御部１４が実行する撮影処理の流れを説明するフローチャートである。ボディ制御部１４は、操作部材１８を構成する不図示のメインスイッチがオン操作された場合、撮像素子１２に所定のフレームレートで光電変換を開始させ、画像信号に基づくスルー画像を液晶表示素子１６に逐次再生表示させると共に、図１７に例示した処理を実行するプログラムを起動する。なお、スルー画像は、撮影指示前に取得するモニタ用の画像である。
【００６０】
図１７のステップＳ１１において、ボディ制御部１４は、撮影指示が行われたか否かを判定する。ボディ制御部１４は、操作部材１８を構成するレリーズボタンが押下操作されると、ステップＳ１１を肯定判定してステップＳ１２へ進む。ボディ制御部１４は、レリーズボタンが押下操作されない場合には、ステップＳ１１を否定判定してステップＳ１８へ進む。
【００６１】
ステップＳ１８において、ボディ制御部１４は、タイムアップか否かを判定する。ボディ制御部１４は、所定時間（たとえば、５秒）を計時した場合にステップＳ１８を肯定判定して図１７による処理を終了する。ボディ制御部１４は、計時時間が所定時間に満たない場合には、ステップＳ１８を否定判定してステップＳ１１へ戻る。
【００６２】
ステップＳ１２において、ボディ制御部１４は、ＡＥ処理およびＡＦ処理を行う。ＡＥ処理では、上記スルー画像用の画像信号のレベルに基づいて露出演算を行い、適正露出が得られるように絞り値ＡＶとシャッター速度ＴＶを決定する。ＡＦ処理は、設定されている焦点検出エリアに含まれる画素列からの出力信号列に基づいて、上述した焦点検出処理を行ってフォーカス調節をする。ボディ制御部１４は、以上のＡＥ、ＡＦ処理を行うとステップＳ１３へ進む。
【００６３】
ステップＳ１３において、ボディ制御部１４は撮影処理を行ってステップＳ１４へ進む。具体的には、上記ＡＶに基づいて絞り６を制御し、上記ＴＶに基づく蓄積時間で撮像素子１２に記録用の光電変換を行わせる。ステップＳ１４において、ボディ制御部１４は、撮像素子１２からの出力信号を用いて上述した画像信号生成処理を行い、得られた画像信号に対して所定の画像処理（階調変換処理、輪郭強調処理、ホワイトバランス調整処理など）を行う。ボディ制御部１４は、画像処理を行うとステップＳ１５へ進む。
【００６４】
ステップＳ１５において、ボディ制御部１４は、液晶表示素子１６に撮影画像を表示させて、ステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６において、ボディ制御部１４は記録用の画像ファイルを生成し、ステップＳ１７へ進む。ステップＳ１７において、ボディ制御部１４は、画像ファイルをメモリカード２０に記録して図１７による処理を終了する。
【００６５】
以上説明した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）デジタルカメラ１は、交換レンズ２を通過した被写体光束による被写体像を撮像する撮像素子１２と、撮像素子１２からの出力信号に基づき、画像信号を生成するボディ制御部１４と、撮像素子１２からの出力信号に基づき、交換レンズ２の焦点調節状態を位相差検出方式により検出するボディ制御部１４と、を備え、撮像素子１２は、画素群と、画素群に被写体光束を導くように配置されたマイクロレンズ群とを有し、画素群は、互いに異なる第１、第２および第３の分光感度をそれぞれ有するＲ画素、Ｂ画素およびＧ画素が２次元状に配列され、マイクロレンズ群の各マイクロレンズ４０の背後には、一つのＲ画素と一つのＢ画素と二つのＧ画素とが２行２列に配置され、これら４つの画素は、交換レンズ２の射出瞳８０の４つの瞳領域８１〜８４をそれぞれ通過する４つの光束Ａ〜Ｄをそれぞれ受光し、さらに、Ｒ画素、Ｂ画素およびＧ画素は、それぞれ略同一の分光感度を有する画素（すなわち同色の画素）同士で２行２列に隣接して配置され、該２行２列に隣接する４画素は、異なる４つのマイクロレンズ４０の背後にそれぞれ配置され、且つマイクロレンズ４０に対する位置がそれぞれ異なるように配置され、ボディ制御部１４は、Ｒ画素、Ｂ画素およびＧ画素からの出力信号に基づいて画像信号を生成し、ボディ制御部１４は、Ｇ画素からの出力信号に基づいて焦点調節状態を検出するように構成したので、撮像素子１２に焦点検出専用の画素を設けることなく、撮像素子１２の出力信号に基づいて画像信号の生成および位相差方式による焦点検出を行うことができる。
【００６６】
（２）上記（１）のデジタルカメラ１において、Ｒ画素が赤色のカラーフィルタを有し、Ｂ画素が青色のカラーフィルタを有し、Ｇ画素が緑色のカラーフィルタを有するように構成したので、撮像素子１２の出力信号から、赤緑青のカラー画像信号を取得することができる。
【００６７】
（３）上記（２）のデジタルカメラ１において、画素群は、一つのマイクロレンズ４０の背後に配置される２行２列の４画素の組が２次元状に配列されて形成され、該組は、画素の配置がそれぞれ異なる第１〜第４の組Ｐ１〜Ｐ４を有し、第１の組Ｐ１では、水平方向に隣接してＲ画素およびＧ画素が配置されると共に、鉛直方向に該Ｒ画素および該Ｇ画素にそれぞれ隣接してＧ画素およびＢ画素が配置され、第２の組Ｐ２では、水平方向に隣接してＧ画素およびＲ画素が配置されると共に、鉛直方向に該Ｇ画素および該Ｒ画素にそれぞれ隣接してＢ画素およびＧ画素が配置され、第３の組Ｐ３では、水平方向に隣接してＧ画素およびＢ画素が配置されると共に、鉛直方向に該Ｇ画素および該Ｂ画素にそれぞれ隣接してＲ画素およびＧ画素が配置され、第４の組Ｐ４では、水平方向に隣接してＢ画素およびＧ画素が配置されると共に、鉛直方向に該Ｂ画素および該Ｇ画素にそれぞれ隣接してＧ画素およびＲ画素が配置され、第１の組Ｐ１および第２の組Ｐ２は、水平方向に隣接し、且つ水平方向に交互に繰り返し配列され、第３の組Ｐ３および第４の組Ｐ４は水平方向に隣接し、且つ水平方向に交互に繰り返し配列され、第１の組Ｐ１および第２の組Ｐ２で形成される第１の列Ｌ１と第３の組Ｐ３および第４の組Ｐ４で形成される第２の列Ｌ２とは鉛直方向に隣接し、且つ鉛直方向に交互に繰り返し配列されるように構成したので、撮像素子１２の出力信号に基づいて位相差方式による焦点検出を行うことができると共に、上記第１〜第３の画像信号処理のいずれも行うことができる。
【００６８】
（４）上記（２）または（３）のデジタルカメラ１において、ボディ制御部１４は、２行２列で互いに隣接する４つのＲ画素からの出力信号を加算し、２行２列の形で隣接する４つのＢ画素からの出力信号を加算し、２行２列で互いに隣接する４つのＧ画素からの出力信号を加算することにより、ベイヤー配列の画像信号を生成する（すなわち上記第２の画像信号生成処理を行う）ように構成したので、マイクロレンズ４０への光の入射角によらず適切な画像信号を生成することができる。さらに、色補間処理において、ベイヤー配列における色補間処理を行う既存の画像処理エンジンを用いることができる。
【００６９】
（５）上記（１）〜（３）のデジタルカメラ１において、ボディ制御部１４は、各マイクロレンズ４０の背後に配置されたＲ画素、Ｂ画素およびＧ画素からの出力信号に基づいて、各マイクロレンズ４０位置における３つの色信号を取得する（すなわち上記第１の画像信号生成処理を行う）ように構成したので、色補間処理を行うことなく、カラーの画像信号を取得することができる。
【００７０】
（６）上記（１）〜（３）のデジタルカメラ１において、ボディ制御部１４は、Ｒ画素、Ｂ画素、Ｇ画素の各画素位置において、他の２つの分光成分の信号を生成する色補間処理を行うことにより３つの色信号を取得し、該３つの色信号に基づいて輝度信号および色差信号を生成する（すなわち上記第３の画像信号生成処理を行う）ように構成したので、高解像度の画像信号を取得することができる。
【００７１】
（７）上記（１）〜（６）のデジタルカメラ１において、ボディ制御部１４は、画素群のうち、略同一の分光感度を有し、且つマイクロレンズ４０に対する位置が異なる一対の画素からの出力信号に基づいて、交換レンズ２の焦点調節状態を検出するように構成したので、撮像素子１２からの出力信号に基づいて、適切に位相差方式により焦点調節状態を検出することができる。
【００７２】
（８）上記（３）のデジタルカメラ１において、ボディ制御部１４は、第１の組Ｐ１と第２の組Ｐ２にそれぞれ含まれるＧ画素からの出力信号に基づいて、水平方向において交換レンズ２の焦点調節状態を検出するように構成したので、撮像素子１２からの出力信号に基づいて、撮像素子１２の水平方向において適切に位相差方式により焦点調節状態を検出することができる。
【００７３】
（９）上記（３）のデジタルカメラ１において、ボディ制御部１４は、第２の組Ｐ２と第４の組Ｐ４にそれぞれ含まれるＧ画素からの出力信号に基づいて、鉛直方向において交換レンズ２の焦点調節状態を検出するように構成したので、撮像素子１２からの出力信号に基づいて、撮像素子１２の鉛直方向において適切に位相差方式により焦点調節状態を検出することができる。
【００７４】
（１０）上記（３）のデジタルカメラ１において、ボディ制御部１４は、第２の組Ｐ２と第３の組Ｐ３にそれぞれ含まれるＧ画素からの出力信号に基づいて、水平方向に対して斜めの方向において交換レンズ２の焦点調節状態を検出するように構成したので、撮像素子１２からの出力信号に基づいて、撮像素子１２の斜め方向において適切に位相差方式により焦点調節状態を検出することができる。
【００７５】
（変形例１）
上述した実施の形態では、Ｇ画素からの出力信号を用いて焦点検出処理を行うようにしたが、Ｒ画素やＢ画素からの出力信号を用いて焦点検出処理を行うようにしてもよい。
【００７６】
変形例１のボディ制御部１４は、撮像素子１２からの出力信号を用いてＡＷＢ（オートホワイトバランス）評価値を求めるように構成されている。ＡＷＢ評価値は、たとえば、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素ごとの出力信号の積算値である。Ｇ画素における該積算値が低い場合、Ｇ画素からの出力信号では適切にデフォーカス量を算出できない可能性がある。そこで、変形例１のボディ制御部１４は、Ｇ画素における該積算値が所定閾値以下の場合に、Ｒ画素およびＢ画素のうち該積算値がより大きい方を用いて上述した焦点検出処理を行う。これにより、Ｇ成分が少ない被写体を撮影する場合であっても、適切に焦点検出処理を行うことができる。
【００７７】
（変形例２）
上述した実施形態では、第１〜第３の画像信号生成処理のうち、あらかじめ初期設定によって指示されている処理を用いて記録用の画像信号を生成するようにしたが、これに限らなくてよい。
【００７８】
たとえば、変形例２のボディ制御部１４は、スルー画像を表示させる場合には、色補間処理を行わずに画像信号を生成できる第１の画像信号生成処理を選択し、選択した第１の画像信号生成処理を用いて画像信号を生成する。一方、記録用の画像については、高解像度の画像信号を生成できる第３の画像信号生成処理を選択し、選択した第３の画像信号生成処理を用いて画像信号を生成する。このように変形例２のボディ制御部１４は、画像信号を生成する際に、第１、第２および第３の画像信号生成処理のいずれかを選択することにより、たとえば、リアルタイムに画像を表示したい場面で色補間処理がいらない第１の画像信号生成処理を選択し、高画質に画像を記録したい場面で第３の画像信号処理を選択するなど、生成する画像の用途に適した画像信号生成処理を選ぶことができる。
【００７９】
また、ボディ制御部１４は、動画像については、第１または第２の画像信号生成処理によって画像信号を生成し、静止画像については、第３の画像信号生成処理によって画像信号を生成するようにしてもよい。
【００８０】
また、ボディ制御部１４は、たとえば、第１および第２の画像信号生成処理を両方用いて画像信号を生成するようにしてもよい。この場合のボディ制御部１４は、たとえば、第１の画像信号生成処理によって生成した画像、および第２の画像信号生成処理によって生成した画像を両方、背面の表示装置（不図示）に表示させる。ボディ制御部１４は、表示させた２つの画像のうち、ユーザが操作部材１８を介して選択した画像を、メモリカード２０に記録する。
【００８１】
（変形例３）
上述した実施の形態では、第１の組Ｐ１に含まれるＧ画素（Ｇ−ｂ）と第２の組Ｐ２に含まれるＧ画素（Ｇ−ａ）とから構成される画素列９０からの出力信号列に基づいて、水平方向におけるデフォーカス量を求めるようにしたが、これに限らなくてよい。第３の組Ｐ３に含まれるＧ画素（Ｇ−ｄ）と第４の組Ｐ４に含まれるＧ画素（Ｇ−ｃ）とから構成される画素列に基づいて水平方向におけるデフォーカス量を求めるようにしてもよいし、該画素列と画素列９０の双方に基づいて水平方向におけるデフォーカス量を求めるようにしてもよい。
【００８２】
また上述した実施の形態では、第２の組Ｐ２に含まれるＧ画素（Ｇ−ａ）と第４の組Ｐ４に含まれるＧ画素（Ｇ−ｃ）とから構成される画素列１２０からの出力信号列に基づいて、鉛直方向におけるデフォーカス量を求めるようにしたが、これに限らなくてよい。第１の組Ｐ１に含まれるＧ画素（Ｇ−ｂ）と第３の組Ｐ３に含まれるＧ画素（Ｇ−ｄ）とから構成される画素列に基づいて鉛直方向におけるデフォーカス量を求めるようにしてもよいし、該画素列と画素列１２０の双方に基づいて鉛直方向におけるデフォーカス量を求めるようにしてもよい。
【００８３】
また上述した実施の形態では、第２の組Ｐ２に含まれるＧ画素（Ｇ−ａ）および（Ｇ−ｄ）と第３の組Ｐ３に含まれるＧ画素（Ｇ−ａ）および（Ｇ−ｄ）とから構成される画素列１５０からの出力信号列に基づいて、斜め方向におけるデフォーカス量を求めるようにしたが、これに限らなくてよい。第１の組Ｐ１に含まれるＧ画素（Ｇ−ｂ）および（Ｇ−ｃ）と第４の組Ｐ４に含まれるＧ画素（Ｇ−ｂ）および（Ｇ−ｃ）とから構成される画素列に基づいて斜め方向におけるデフォーカス量を求めるようにしてもよいし、該画素列と画素列１５０の双方に基づいて斜め方向におけるデフォーカス量を求めるようにしてもよい。
【００８４】
（変形例４）
上述した実施の形態では、撮像素子１２に、原色系（ＲＧＢ）のカラーフィルタを用いる場合について説明したが、補色系（ＣＭＹ）のカラーフィルタを用いるようにしてもよい。
【００８５】
（変形例５）
上述した実施の形態では、カメラボディ３に交換レンズ２が装着される構成のデジタルカメラ１に本発明を適用するようにしたが、これに限らなくてもよい。たとえば、レンズ一体型のデジタルカメラにも本発明を適用することができる。
【００８６】
（変形例６）
上述した実施の形態の第３の画像信号生成処理では、各Ｒ画素およびＢ画素の位置において、その画素の最も近傍に位置する４つのＧ画素（Ｇ１〜Ｇ４）からの出力信号を用いるようにした（図１２）が、これに限らなくてもよい。たとえば、図１８（ａ）に示すように、補間対象画素に対して水平方向または垂直方向に位置し、且つ近傍の４つのＧ画素（Ｇ５〜Ｇ８）からの出力信号を用いるようにしてもよい。この場合のボディ制御部１４は、（ａＧ５＋ｂＧ６＋ｃＧ７＋ｄＧ８）／４を、補間対象画素のＧ画像信号とする。なお、ａ〜ｄは、補間対象画素からの距離に応じた係数であり、補間対象画素からの距離が近いほど係数を大きくする。図１８（ａ）の場合は、ａ＝ｂ＞ｃ＝ｄとする。
【００８７】
また、図１８（ｂ）に示すように、補間対象画素に対して水平方向または垂直方向に１画素を挟んで隣接する４つのＧ画素（Ｇ９〜Ｇ１２）からの出力信号を用いるようにしてもよい。この場合のボディ制御部１４は、補間対象画素からの距離が４つのＧ画素において等しいので、（Ｇ９＋Ｇ１０＋Ｇ１１＋Ｇ１２）／４を、補間対象画素のＧ画像信号とする。こうすることにより、係数による重みづけの演算が省略できる分、演算を容易にすることができる。
【００８８】
また、図１２に示した補間処理と、図１８（ａ）および（ｂ）に示した補間処理とを組み合わせてもよいし、演算量や補間精度に応じて選択するようにしてもよい。
【００８９】
（変形例７）
上述した実施の形態の撮像素子１２は、裏面照射型（BSI: Backside Illumination）で構成されていてもよい。この場合の撮像素子１２の構成について、以下説明する。
【００９０】
図１９は、変形例７の撮像素子１２における回路構成を例示する図である。変形例７の撮像素子１２では、隣接する同色２行２列の４つの画素を１組として回路が構成されているため、図１９ではその１組の回路構成を例示する。
【００９１】
４つの画素にそれぞれ対応する４つのフォトダイオードＰＤ（ＰＤ１〜ＰＤ４）は、それぞれに対応する４つの転送トランジスタＴＸ（ＴＸ１〜ＴＸ４）の各ソースにそれぞれ接続される。各転送トランジスタＴＸ１〜ＴＸ４の各ゲートは、転送トランジスタＴＸ１〜ＴＸ４をオン／オフするための転送パルス信号が供給される制御線Ｃｎ１〜Ｃｎ４にそれぞれ接続される。各転送トランジスタＴＸ１〜ＴＸ４のドレインは、共通接続されてリセットトランジスタＲＴのソースに接続される。リセットトランジスタＲＴのゲートは、リセットトランジスタＲＴをオン／オフするためのリセットパルス信号が供給される制御線Ｃｎ５に接続される。各転送トランジスタＴＸ１〜ＴＸ４のドレインとリセットトランジスタＲＴのソース間のいわゆるフローティングディフュージョンＦＤは、ソースフォロワアンプトランジスタＳＦのゲートに接続される。ソースフォロワアンプトランジスタＳＦのドレインは、選択トランジスタＳのソースに接続される。選択トランジスタＳのゲートは、選択トランジスタＳをオン／オフするための選択パルス信号が供給される制御線Ｃｎ６に接続される。選択トランジスタＳのドレインは、出力線Ｏｕｔに接続される。
【００９２】
４つのフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４は、それぞれに対応して設けられたカラーフィルタを透過した光を光電変換して信号電荷を生成する。４つのフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４により生成された信号電荷は、それぞれに対応する転送トランジスタＴＸ１〜ＴＸ４を介してフローティングディフュージョンＦＤに転送される。フローティングディフュージョンＦＤは、ソースフォロワアンプトランジスタＳＦのゲートに接続されているため、選択トランジスタＳがオンしていれば、フローティングディフュージョンＦＤの電位に対応した信号が、ソースフォロワアンプトランジスタＳＦにより増幅されて選択トランジスタＳを介して出力線Ｏｕｔに出力される。リセットトランジスタＲＴは、フローティングディフュージョンＦＤの信号電荷を排出してリセットする。
【００９３】
なお、４つのフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４で、フローティングディフュージョンＦＤ、ソースフォロワアンプトランジスタＳＦ、選択トランジスタＳおよびリセットトランジスタＲＴを共有するので、撮像素子１２は、１つのフォトダイオードＰＤごとの信号を出力することもできるし、４つのフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４からの信号を加算した信号を出力することもできる。
【００９４】
図２０（ａ）および（ｂ）は、撮像素子１２における、上述した回路の配置を例示する図である。図２０（ａ）では、代表して８×８画素分を抜き出して図示している。また、図２０（ｂ）は、図２０（ａ）における一つのマイクロレンズ４０（２×２画素分）に対応する部分を拡大した図である。図２０に示すように、フローティングディフュージョンＦＤ、ソースフォロワアンプトランジスタＳＦ、選択トランジスタＳおよびリセットトランジスタＲＴは、１つのマイクロレンズ４０内で隣接する２行２列の４つの画素で共有されるのではなく、隣接する同色の２行２列の４つの画素で共有される。したがって、撮像素子１２からは、１画素ずつ信号を読み出すこともできるし、隣接する同色２行２列の４画素を加算した信号を読み出すこともできる。ゆえに、後述する第１の画像信号生成処理においてマイクロレンズ４０ごとのＲＧＢ信号を読み出す際には、撮像素子１２から１画素ずつ信号を読み出せばよい。また、後述する第２の画像信号生成処理において、隣接する同色２行２列の４つの画素を１つの画素として扱う場合には、撮像素子１２から隣接する同色２行２列の４画素を加算した信号を読み出せばよい。
【００９５】
また、裏面照射型の撮像素子１２では、基板表面側に配線層が設けられ、この配線層と反対側の基板裏面側にフォトダイオードＰＤが設けられ、基板裏面側から光が入射される。したがって図２０では、説明のため、マイクロレンズ４０およびＲＧＢのカラーフィルタと回路構成（配線）とが両方見えるように図示したが、実際には、図２１（ａ）に示すように、光の入射面（基板裏面）側から撮像素子１２を見るとマイクロレンズ４０およびＲＧＢのカラーフィルタは見えるが回路（配線）は見えず、図２１（ｂ）に示すように、光の入射面と反対側（基板表面側）から撮像素子１２を見ると、回路（配線）は見えるがマイクロレンズ４０およびＲＧＢのカラーフィルタは見えない構成となっている。裏面照射型の撮像素子１２では、従来の表面照射型の撮像素子に比べてフォトダイオードＰＤの開口が拡がるので光の損失を少なくでき、画像を高感度に撮像することができると共に、後述する焦点検出処理の精度を向上することができる。
【００９６】
また、変形例７の撮像素子（イメージセンサチップ）１２は、接合部材（例えばマイクロバンプなど）６０を介して信号処理（ＤＳＰ）チップ７０と接続される積層構造とすることができる。図２２は、この撮像素子１２と信号処理チップ７０の接続を説明する概念図である。撮像素子１２と信号処理チップ７０とは上下に積層されて構成され、多数の接合部材６０を介して接続される。接合部材６０は、例えば、撮像素子１２の上述した隣接する同色２行２列の４つの画素の組ごとに設けられる。なお、図２２では、説明のため、１つの接合部材６０に対応する部分のみを図示している。
【００９７】
信号処理チップ７０は、撮像素子１２からの出力をうけて信号処理を行うチップであり、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）・アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換を行う回路７１などを含む。なお、信号処理チップ７０には、メモリや演算回路が設けられていてもよい。
【００９８】
撮像素子１２のフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４から出力された信号は、接合部材６０を介して信号処理チップ７０の回路７１に入力され、回路７１により相関二重サンプリング（ＣＤＳ）、アナログ／デジタル変換される。
【００９９】
（変形例８）
上述した実施の形態の撮像素子１２は、表面照射型の撮像素子で構成されてもよい。
【０１００】
（変形例９）
上述した実施の形態の撮像素子（イメージセンサチップ）１２は、信号処理チップ７０と１チップで形成されていてもよい。
【０１０１】
以上の説明はあくまで一例であり、上記の実施形態の構成に何ら限定されるものではない。また、上記実施形態に各変形例の構成を適宜組み合わせてもかまわない。
【０１０２】
次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
日本国特許出願２０１２年第０８１１６７号（２０１２年３月３０日出願）
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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