(57)【要約】【課題】位相差検出用画素のマイクロレンズを縮小、シフトしたことによる隣接画素の受光量の増加を防止することにより、混色や感度ムラを防止する。【解決手段】固体撮像素子１１は、第２のマイクロレンズＬ２及び第３のマイクロレンズＬ３の周辺に形成された隙間部分に、ダミーマイクロレンズ２１が形成されている。このダミーマイクロレンズ２１が、マイクロレンズＬ１を形成する際にその直径方向への広がりに対してストッパとしての役割を果たすため、マイクロレンズＬ１は、本来形成されるべき形状で形成される。したがって、本来形成されるべき形状よりも外側の部分に入射した光ａは、フォトダイオードＰＤに集光されることがなくなり、その結果、ダミーマイクロレンズ２１の隣接画素の受光量の増加を防止することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光した光を信号電荷に変換する光電変換素子であって、行方向及び列方向に二次元状に等間隔に配置された複数の光電変換素子と、それぞれ対応する光電変換素子の光路上流側に配置された複数のマイクロレンズであって、撮影レンズを介して受光した光をそれぞれ対応する光電変換素子に集光させるための複数のマイクロレンズと、を備えた固体撮像素子において、
前記光電変換素子は、
撮影画像を形成するための画像信号を得るための第１の光電変換素子と、
少なくとも位相差検出方式の自動焦点検出信号を得るための第２の光電変換素子及び第３の光電変換素子と、
を含み、
前記複数のマイクロレンズは、
前記撮影レンズのレンズ瞳の全域を通る光を対応する第１の光電変換素子に受光させる第１のマイクロレンズであって、対応する光電変換素子に対して所定の位置に配置された第１のマイクロレンズと、
前記撮影レンズのレンズ瞳を所定の中心線で分割した領域のうち一方の領域を通る光を対応する第２の光電変換素子に受光させる第２のマイクロレンズであって、前記第１のマイクロレンズよりも小さく形成されるとともに対応する光電変換素子に対して前記所定の位置から第１の方向へずらして配置された第２のマイクロレンズと、
前記分割した領域のうち他方の領域を通る光を対応する第３の光電変換素子に受光させる第３のマイクロレンズであって、前記第１のマイクロレンズよりも小さく形成されるとともに対応する光電変換素子に対して前記所定の位置から前記第１の方向とは逆の方向にずらして配置された第３のマイクロレンズと、
を含み、
前記複数のマイクロレンズ間の隙間であって、前記第２のマイクロレンズ又は前記第３のマイクロレンズの周辺に形成された隙間に、該隙間への入射光による第１の光電変換素子の受光量増加を低減するための所定の形状を形成することを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記所定の形状は、前記第１のマイクロレンズの広がりを抑制するための第４のマイクロレンズ形状であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記所定の形状は、該隙間への入射光を隣接する光電変換素子に集光させないための形状であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記所定の形状は、該隙間への入射光を前記光電変換素子以外の位置に集光させるための所定の曲率の凸レンズ形状であることを特徴とする請求項３に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記凸レンズ形状が１つの隙間に複数形成されていることを特徴とする請求項４に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記所定の形状は、該隙間への入射光を発散させるための所定の曲率の凹レンズ形状であることを特徴とする請求項３に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記凹レンズ形状が１つの隙間に複数形成されていることを特徴とする請求項６に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記所定の形状は、該隙間への入射光を発散させるための凹凸の繰り返し形状であることを特徴とする請求項３に記載の固体撮像素子。
【請求項９】
前記凹凸の繰り返し形状が一方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項８に記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
前記凹凸の繰り返し形状がランダムに形成されていることを特徴とする請求項８に記載の固体撮像素子。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の固体撮像素子を用いた撮像装置において、
前記第２の光電変換素子及び第３の光電変換素子の出力信号に基づいて、フォーカスレンズを合焦位置へ移動させる自動合焦手段を備えたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体撮像素子及びこれを用いた撮像装置に係り、特に焦点検出用の位相差信号を検出するための画素が撮像面に複数配置された固体撮像素子及びこれを用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ等に用いられる固体撮像素子は、受光した被写体光の光量に応じた信号電荷を生成するための光電変換素子（受光素子）を有する画素が、二次元的に配列されている。これらの画素の光路上流側には、固体撮像素子の受光面に入射した光を受光素子に集光させるためのマイクロレンズが画素毎に配置されている。
【０００３】
ここで、固体撮像素子を用いて位相差信号を検出する方法として、二次元的に配列された画素のうち、一部の複数の画素を位相差検出用の画素とし、この位相差検出用の画素のマイクロレンズを受光面に対して縮小及び移動（シフト）させて配置する方法が知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、マイクロレンズを受光素子に対してずらして配置することにより、位相差信号を検出する技術が記載されている。この技術によれば、隣接する第１、第２の撮像素子に入力角度による受光状態の選択性を持たせることができるので、第１、第２の撮像素子の出力信号の位相から合焦状態を検出することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２９５９１４２号
【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、上記のように位相差検出用の画素のマイクロレンズを縮小、シフトすると、マイクロレンズ間の隙間からの漏れ光や、隣接画素のマイクロレンズの形状変化によって、位相差検出用の画素に隣接する画素の受光量が増加してしまうという問題が発生する。その結果、位相差検出用の画素に隣接する撮影用の画素に混色や感度ムラが発生してしまうが、この問題に対し、特許文献１では何らの考慮もされていない。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、位相差検出用画素に隣接する画素の受光量の増加を防止することにより混色や感度ムラを防止する固体撮像素子及びこれを用いた撮像装置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】
【０００８】
前記目的を達成するために請求項１に記載の固体撮像素子は、受光した光を信号電荷に変換する光電変換素子であって、行方向及び列方向に二次元状に等間隔に配置された複数の光電変換素子と、それぞれ対応する光電変換素子の光路上流側に配置された複数のマイクロレンズであって、撮影レンズを介して受光した光をそれぞれ対応する光電変換素子に集光させるための複数のマイクロレンズとを備えた固体撮像素子において、前記光電変換素子は、撮影画像を形成するための画像信号を得るための第１の光電変換素子と、少なくとも位相差検出方式の自動焦点検出信号を得るための第２の光電変換素子及び第３の光電変換素子とを含み、前記複数のマイクロレンズは、前記撮影レンズのレンズ瞳の全域を通る光を対応する第１の光電変換素子に受光させる第１のマイクロレンズであって、対応する光電変換素子に対して所定の位置に配置された第１のマイクロレンズと、前記撮影レンズのレンズ瞳を所定の中心線で分割した領域のうち一方の領域を通る光を対応する第２の光電変換素子に受光させる第２のマイクロレンズであって、前記第１のマイクロレンズよりも小さく形成されるとともに対応する光電変換素子に対して前記所定の位置から第１の方向へずらして配置された第２のマイクロレンズと、前記分割した領域のうち他方の領域を通る光を対応する第３の光電変換素子に受光させる第３のマイクロレンズであって、前記第１のマイクロレンズよりも小さく形成されるとともに対応する光電変換素子に対して前記所定の位置から前記第１の方向とは逆の方向にずらして配置された第３のマイクロレンズとを含み、前記複数のマイクロレンズ間の隙間であって、前記第２のマイクロレンズ又は前記第３のマイクロレンズの周辺に形成された隙間に、該隙間への入射光による第１の光電変換素子の受光量増加を低減するための所定の形状を形成することを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、第２のマイクロレンズ及び第３のマイクロレンズを第１のマイクロレンズよりも小さく形成してずらして配置したことにより形成された隙間に、該隙間への入射光による第１の光電変換素子の受光量増加を低減するための所定の形状を形成するようにしたので、位相差検出用画素に隣接する画素の受光量の増加を防止することができる。
【００１０】
請求項２に示すように請求項１に記載の固体撮像素子において、前記所定の形状は、前記第１のマイクロレンズの広がりを抑制するための第４のマイクロレンズ形状であることを特徴とする。
【００１１】
これにより、第１のマイクロレンズの広がりを抑制することができるので、位相差検出用画素に隣接する画素の受光量の増加を防止することができる。
【００１２】
請求項３に示すように請求項１に記載の固体撮像素子において、前記所定の形状は、該隙間への入射光を隣接する光電変換素子に集光させないための形状であることを特徴とする。
【００１３】
これにより、隙間への入射光を隣接する光電変換素子に集光させないことができるので、位相差検出用画素に隣接する画素の受光量の増加を防止することができる。
【００１４】
請求項４に示すように請求項３に記載の固体撮像素子において、前記所定の形状は、該隙間への入射光を前記光電変換素子以外の位置に集光させるための所定の曲率の凸レンズ形状であることを特徴とする。
【００１５】
これにより、隙間への入射光を前記光電変換素子以外の位置に集光させることができるので、位相差検出用画素に隣接する画素の受光量の増加を防止することができる。
【００１６】
請求項５に示すように請求項４に記載の固体撮像素子において、前記凸レンズ形状が１つの隙間に複数形成されていることを特徴とする。
【００１７】
これにより、隙間への入射光を前記光電変換素子以外の位置に集光させることができるので、位相差検出用画素に隣接する画素の受光量の増加を防止することができる。
【００１８】
請求項６に示すように請求項３に記載の固体撮像素子において、前記所定の形状は、該隙間への入射光を発散させるための所定の曲率の凹レンズ形状であることを特徴とする。
【００１９】
これにより、隙間への入射光を発散させることができるので、位相差検出用画素に隣接する画素の受光量の増加を防止することができる。
【００２０】
請求項７に示すように請求項６に記載の固体撮像素子において、前記凹レンズ形状が１つの隙間に複数形成されていることを特徴とする。
【００２１】
これにより、隙間への入射光を発散させることができるので、位相差検出用画素に隣接する画素の受光量の増加を防止することができる。
【００２２】
請求項８に示すように請求項３に記載の固体撮像素子において、前記所定の形状は、該隙間への入射光を発散させるための凹凸の繰り返し形状であることを特徴とする。
【００２３】
これにより、隙間への入射光を発散させることができるので、位相差検出用画素に隣接する画素の受光量の増加を防止することができる。
【００２４】
請求項９に示すように請求項８に記載の固体撮像素子において、前記凹凸の繰り返し形状が一方向に沿って配置されていることを特徴とする。
【００２５】
これにより、隙間への入射光を発散させることができるので、位相差検出用画素に隣接する画素の受光量の増加を防止することができる。
【００２６】
請求項１０に示すように請求項８に記載の固体撮像素子において、前記凹凸の繰り返し形状がランダムに形成されていることを特徴とする。
【００２７】
これにより、隙間への入射光を発散させることができるので、位相差検出用画素に隣接する画素の受光量の増加を防止することができる。
【００２８】
前記目的を達成するために請求項１から１０のいずれかに記載の固体撮像素子を用いた撮像装置において、前記第２の光電変換素子及び第３の光電変換素子の出力信号に基づいて、フォーカスレンズを合焦位置へ移動させる自動合焦手段を備えたことを特徴とする。
【００２９】
これにより、適切にオートフォーカスを実現するとともに、混色や感度ムラの無い画像を提供することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、位相差検出用画素に隣接する画素の受光量の増加を防止することができるので、混色や感度ムラの無い画像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の固体撮像素子を示す図
【図２】第１の実施形態の固体撮像素子を示す図
【図３】第２の実施形態の固体撮像素子を示す図
【図４】第３の実施形態の固体撮像素子を示す図
【図５】第４の実施形態の固体撮像素子を示す図
【図６】本発明に係る固体撮像素子を用いたデジタルカメラの電気的構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、添付図面に従って本発明を実施するための形態について説明する。
【００３３】
＜従来の固体撮像素子の構造＞
図１（ａ）は、従来の固体撮像素子１０の受光面の上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の破線Ａ−Ａ´における断面図である。
【００３４】
図１（ａ）に示すように、固体撮像素子１０は、受光面にアレイ状に形成された多数の光電変換素子（フォトダイオード）ＰＤを備えている。各フォトダイオードＰＤは、行方向及び列方向に均等に配置されており、その周囲に設けられた図示しない画素分離領域により、画素毎に分離されている。また、各画素の間には図示しない垂直転送路（ＶＣＣＤ）が配置されており、各フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷は、垂直転送路により垂直方向に転送される。これらのフォトダイオードＰＤは、半導体基板に埋設されている。
【００３５】
フォトダイオードＰＤの光路上流側には、図示しない絶縁膜、カラーフィルタ層が形成されている。カラーフィルタ層は、ベイヤー配列等の所定の配列構造で配置された、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の原色カラーフィルタから構成されており、各フォトダイオードＰＤに対していずれか１色のカラーフィルタが対応するように配置される。
【００３６】
さらに、カラーフィルタ層の光路上流側には、各フォトダイオードＰＤに対応して被写体像を結像させるためのマイクロレンズＬ１、Ｌ２、及びＬ３が形成されている。
【００３７】
固体撮像素子１０は、画像を形成するための通常の画素の他に、位相差検出方式の自動焦点検出信号を得るための画素を有している。
【００３８】
通常の画素は、図示しない撮影レンズのレンズ瞳の全域を通る光を対応するフォトダイオードＰＤに受光させるための第１のマイクロレンズＬ１を備えている。第１のマイクロレンズＬ１は、その中心が、対応するフォトダイオードＰＤの中心と受光面上面から見て一致するように配置されている。なお、第１のマイクロレンズＬ１は、固体撮像素子１０の受光面の中央部から周辺部へ向って、フォトダイオードＰＤの配列ピッチに対して微小スケーリングをかけて配列されていてもよい。
【００３９】
また、位相差検出用の画素は２種類あり、その一方の画素は、図示しない撮影レンズのレンズ瞳の受光面上面から見て右側半分を通る光を対応するフォトダイオードＰＤに受光させるための第２のマイクロレンズＬ２を備えている。第２のマイクロレンズＬ２は、第１のマイクロレンズＬ１よりもその直径が小さく形成され、対応するフォトダイオードＰＤに対して受光面上面から見て右側へずらされて配置されている。
【００４０】
さらに、位相差検出用の他方の画素は、図示しない撮影レンズのレンズ瞳の受光面上面から見て左側半分を通る光を対応するフォトダイオードＰＤに受光させるための第３のマイクロレンズＬ３を備えている。第３のマイクロレンズＬ３は、第２のマイクロレンズＬ２と同様の大きさに形成され、対応するフォトダイオードＰＤに対して受光面上面から見て左側へずらされて配置されている。
【００４１】
このように、第２のマイクロレンズＬ２を介してレンズ瞳の右側半分を通る光を受光するフォトダイオードＰＤの出力信号と、第３のマイクロレンズＬ３を介してレンズ瞳の右側半分を通る光を受光するフォトダイオードＰＤの出力信号との位相差を検出することにより、フォーカスレンズのデフォーカス量を算出し、オートフォーカスを実現することができる。
【００４２】
ここで、第２のマイクロレンズＬ２及び第３のマイクロレンズＬ３は、第１のマイクロレンズＬ１よりもその直径が縮小され、さらに位置がシフトされて配置されているために、第２のマイクロレンズＬ２及び第３のマイクロレンズＬ３の周辺には、それぞれ隙間ＳＰが形成される。
【００４３】
図１に示すように、この隙間ＳＰに隣接する第１のマイクロレンズＬ１は、マイクロレンズＬ１を形成する際にその直径方向への広がりに対してストッパとしての役割を果たす隣接するマイクロレンズが存在しないために、点線で示した本来形成されるべき形状よりも、その直径が大きく形成されてしまう。
【００４４】
その結果、本来フォトダイオードＰＤに集光されないはずの図１（ｂ）に示す光ａが、フォトダイオードＰＤに集光されてしまう。即ち、本来マイクロレンズが形成されるべき形状よりも外側の部分に入射した光であって、マイクロレンズが大きく形成された部分に入射した光は、本来フォトダイオードＰＤに集光されるべきでない光であるが、実際にはフォトダイオードＰＤに集光され、その結果、隙間ＳＰの隣接画素の受光量が増加してしまう。また、隙間ＳＰに配置されたカラーフィルタの色と隣接画素のカラーフィルタの色が異なる場合には、隣接画素に混色が発生してしまう。
【００４５】
さらに、図１（ｂ）に示す隙間ＳＰに入射する光ｂについても、フォトダイオードＰＤに入射される。その結果隙間ＳＰの隣接画素の受光量が増加してしまう。
【００４６】
このように、隣接画素の受光量が増加することにより、撮影画像に混色や感度ムラが発生してしまう。
【００４７】
本願出願人は、これらの問題点が発生することを見出し、さらに、以下の手段にて上記問題点を解決しうることを見出した。
【００４８】
＜第１の実施形態＞
図２は、第１の実施形態の固体撮像素子１１の断面図である。同図に示すように、本実施形態の固体撮像素子１１は、第２のマイクロレンズＬ２及び第３のマイクロレンズＬ３の周辺に形成された隙間部分に、ダミーマイクロレンズ２１が形成されている。
【００４９】
このダミーマイクロレンズ２１が、マイクロレンズＬ１を形成する際にその直径方向への広がりに対してストッパとしての役割を果たすため、マイクロレンズＬ１は、本来形成されるべき形状で形成される。
【００５０】
したがって、本来形成されるべき形状よりも外側の部分に入射した光ａは、フォトダイオードＰＤに集光されることがなくなり、その結果、ダミーマイクロレンズ２１の隣接画素の受光量が増加する問題を防止することができる。
【００５１】
＜第２の実施形態＞
図３（ａ）は、第２の実施形態の固体撮像素子１２の断面図であり、図３（ｂ）はその受光面の斜視図である。同図に示すように、固体撮像素子１２は、第２のマイクロレンズＬ２及び第３のマイクロレンズＬ３の周辺に形成された隙間部分に、凸レンズ２２が形成されている。
【００５２】
この凸レンズ２２が、マイクロレンズＬ１を形成する際にその直径方向への広がりに対してストッパとしての役割を果たすため、マイクロレンズＬ１は、本来形成されるべき形状で形成される。
【００５３】
したがって、本来形成されるべき形状よりも外側の部分に入射した光ａは、フォトダイオードＰＤに集光されることがなくなり、その結果、凸レンズ２２の隣接画素の受光量が増加する問題を防止することができる。
【００５４】
また、凸レンズ２２に入射した光ｂは、凸レンズ２２によりフォトダイオードＰＤが形成されていない部分に集光される。
【００５５】
したがって、光ｂは凸レンズ２２に隣接したフォトダイオードＰＤに入射されず、隣接画素の受光量が増加してしまう問題を防止することができる。
【００５６】
なお、凸レンズは、図３（ｃ）の２２ａに示す形状のように形成してもよい。このように構成した場合は、マイクロレンズＬ１が形成される際の広がりを防止することはできないが、凸レンズ２２ａに入射した光をフォトダイオードＰＤが形成されていない部分に集光させることができる。
【００５７】
また、図３（ｄ）に示すように、複数の凸レンズ２２ｂを形成してもよい。このように凸レンズ２２ｂを形成した場合も、凸レンズ２２ｂに入射した光をフォトダイオードＰＤが形成されていない部分に集光させることができる。
【００５８】
＜第３の実施形態＞
図４（ａ）は、第３の実施形態の固体撮像素子１３の断面図であり、図４（ｂ）はその受光面の斜視図である。同図に示すように、固体撮像素子１３は、第２のマイクロレンズＬ２及び第３のマイクロレンズＬ３の周辺に形成された隙間部分に、凹レンズ２３が形成されている。
【００５９】
この凹レンズ２３に入射した光ｂは、凹レンズ２３により発散されるため、図１（ｂ）に示した隙間ＳＰに光ｂが入射した場合と比較し、隣接するフォトダイオードＰＤへの入射光量が低減される。したがって、隣接画素の受光量が増加してしまう問題を低減することができる。
【００６０】
なお、凹レンズは、図４（ｃ）の２３ａに示す形状のように形成してもよい。このように凹レンズ２３ａを形成した場合も、凹レンズ２３ａへ入射した光は各凹レンズ２３により発散されるため、隣接するフォトダイオードＰＤへの入射光量が低減される。
【００６１】
＜第４の実施形態＞
図５（ａ）は、第４の実施形態の固体撮像素子１４の断面図であり、図５（ｂ）はその受光面の斜視図である。同図に示すように、固体撮像素子１４は、第２のマイクロレンズＬ２及び第３のマイクロレンズＬ３の周辺に形成された隙間部分に、拡散板形状２４が形成されている。
【００６２】
拡散板形状２４は、隙間部分の短辺方向に沿って凹凸形状が形成されており、この拡散板形状２４に入射した光ｂは、拡散板形状２４により発散されるため、隣接するフォトダイオードＰＤへの入射光量が低減される。したがって、隣接画素の受光量が増加してしまう問題を低減することができる。
【００６３】
なお、拡散板形状は、隙間部分の長辺方向に沿って凹凸形状を形成してもよいし、図５（ｃ）の２４ａに示す形状のように凹凸形状をランダムに多数形成してもよい。このように拡散板２４ａを形成した場合も、拡散板２４ａへ入射した光は各凹凸形状により発散されるため、フォトダイオードＰＤへの入射光量が低減される。
【００６４】
＜デジタルカメラの構成＞
次に、前述した固体撮像素子を用いた撮像装置の具体的な適用例としてのデジタルカメラ１００について説明する。
【００６５】
図６は、本発明の一実施形態に係るデジタルカメラ１００の電気的構成を示す図である。同図に示すように、デジタルカメラ１００は、撮像部５１、信号処理部５４、画像入力コントローラ５５、ＣＰＵ５６、操作部５７、バス５８、メモリ制御部５９、メモリ６０、デジタル信号処理部６１、圧縮伸張処理部６２、記録媒体制御部６３、記録媒体６４、表示制御部６５、表示部６６、位相差検出部６７、デフォーカス量算出部６８、及びレンズ駆動部６９等から構成される。
【００６６】
各部はＣＰＵ５６に制御されて動作し、ＣＰＵ５６は、操作部５７からの入力に基づき所定の制御プログラムを実行することにより、デジタルカメラ１００の各部を制御する。操作部５７は、ユーザがデジタルカメラ１００に各種の指令を入力するための操作部材であり、シャッターボタン、モード切換スイッチ等から構成される。
【００６７】
撮像部５１は、撮影レンズ５２及び固体撮像素子１１から構成される。ここでは固体撮像素子１１を用いているが、前述した固体撮像素子１２、１２ａ、１２ｂ、１３、１３ａ、１４、１４ａのいずれを使用してもよい。
【００６８】
撮影レンズ５２は、ズームレンズ、フォーカスレンズを含み、レンズ駆動部に駆動されて、ズーミング、フォーカシングを行う。
【００６９】
固体撮像素子１１は、画像を形成するための通常の画素の他に、位相差検出方式の自動焦点検出信号を得るための画素を有している。この位相差検出用画素は、受光面の所定の範囲において、所定の間隔で配置されている。
【００７０】
固体撮像素子１１の各フォトダイオードＰＤに蓄積された電気信号は、垂直転送路に読み出される。垂直転送路は、この信号をタイミングジェネレータから供給されるクロックに同期して、１ラインずつ水平転送路に転送する。さらに水平転送路は、垂直転送路から転送された１ライン分の信号を、タイミングジェネレータから供給されるクロックに同期して信号処理部５４へ出力する。
【００７１】
信号処理部５４には、撮像部５１から出力される画像信号が入力される。信号処理部５４は、画像信号に含まれるリセットノイズを除去するための相関２重サンプリング回路と、設定された撮影感度（ＩＳＯ感度）に応じた所定のゲインで画像信号をアナログ的に増幅するための可変ゲインアンプ回路とを含み、固体撮像素子１１から出力された画像信号のリセットノイズを除去して増幅する。さらに、信号処理部５４はＡ／Ｄ変換器を備えており、所要の信号処理が施されたアナログの画像信号は、Ａ／Ｄ変換部において所定ビットの階調幅を持ったデジタルの画像信号に変換される。この画像信号は、いわゆるＲＡＷデータであり、画素毎にＲ、Ｇ、Ｂの濃度を示す階調値を有している。
【００７２】
信号処理部５４から出力されたＲＡＷデータは、画像入力コントローラ５５に入力される。画像入力コントローラ５５は、所定容量のラインバッファを内蔵しており、信号処理部５４から出力された画像信号を蓄積する。これらの画像信号は、バス５８、メモリ制御部５９を介してメモリ６０に格納される。
【００７３】
デジタル信号処理部６１は、ＡＷＢゲイン算出部、ＡＷＢ処理部、光源推定部、ＲＧＢ／ＹＣ変換部、コントラスト補正部、彩度補正部等を含んで構成されており、メモリ６０に格納されたＲ、Ｇ、ＢのＲＡＷデータを読み出し、これらに光源種に応じたデジタルゲインをかけることでホワイトバランス調整を行うとともに、ガンマ（階調特性）処理及びシャープネス処理を行ってＲ、Ｇ、Ｂ信号を生成し、更にＹＣ信号処理して輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃｒ、Ｃｂ（ＹＣ信号）を生成し、そのＹＣ信号を再びメモリ６０に格納する。また、コントラスト補正部、彩度補正部は、必要に応じて画像のコントラストや彩度の補正を行う。
【００７４】
圧縮伸張処理部６２は、ＣＰＵ５６からの圧縮指令に従い、入力されたＹＣ信号に所定形式（たとえば、ＪＰＥＧ）の圧縮処理を施し、圧縮画像データを生成する。また、ＣＰＵ５６からの伸張指令に従い、入力された圧縮画像データに所定形式の伸張処理を施して、非圧縮の画像データを生成する。
【００７５】
記録媒体制御部６３は、ＣＰＵ５６からの指令に従い、記録媒体６４に対してデータの読み／書きを制御する。なお、記録媒体６４は、メモリカードのようにカメラ本体に対して着脱自在なものでもよいし、また、カメラ本体に内蔵されたものでもよい。着脱自在とする場合は、カメラ本体にカードスロットを設け、このカードスロットに装填して使用する。
【００７６】
表示制御部６５は、ＣＰＵ１６からの指令に従い、表示部６６への表示を制御する。表示部６６は、撮像部５１において撮影された画像信号に基づいた画像を表示することが可能な液晶モニタであり、記録媒体６４に記録された撮影済み画像を、圧縮伸張処理部６２による伸張処理後に表示することも可能である。
【００７７】
位相差検出部６７は、固体撮像素子１１の各フォトダイオードの出力信号のうち、第２のマイクロレンズＬ２及び第３のマイクロレンズＬ３に対応する画素（位相差検出用の画素）の信号をメモリ６０から取得し、それぞれの信号の位相差を算出する。
【００７８】
デフォーカス量算出部６８は、位相差検出部６７の算出結果に基づいて、撮影レンズ５２のフォーカスレンズのデフォーカス量（移動量）を算出する。
【００７９】
さらに、レンズ駆動部６９は、デフォーカス量算出部６８の算出結果に基づいて撮影レンズ５２のフォーカスレンズを駆動し、撮影レンズ５２を合焦させる。
【００８０】
以上のように構成することで、第１〜第４の実施形態に示した固体撮像素子を用いた撮像装置を実現することができる。したがって、適切にオートフォーカスを実現するとともに、混色や感度ムラの無い画像を提供することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１０、１１、１２、１３、１４…固体撮像素子、２１…ダミーマイクロレンズ、２２…凸レンズ、２３…凹レンズ、２４…拡散板形状、５２…撮影レンズ、６７…位相差検出部、６８…デフォーカス量算出部、６９…レンズ駆動部、Ｌ１…第１のマイクロレンズ、Ｌ２…第２のマイクロレンズ、Ｌ３…第３のマイクロレンズ、ＰＤ…フォトダイオード、ＳＰ…隙間
【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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