(57)【要約】【課題】撮像素子からの出力信号で、位相差ＡＦと同程度の測距が可能であり、撮像素子の構成も比較的簡易で、画質劣化の少ない撮像装置及びカメラを提供する。【解決手段】光学系により結像された光学像を電気信号に変換する複数の光電変換セルが２次元的に配列された光電変換セル群を備えた撮像装置において、光電変換セルのうちの少なくとも一部の光電変換セルが、画像信号と測距のための信号とを出力するように構成され、光電変換セル群のうち、同じ受光分光感度をもつ画像信号と測距のための信号とを出力する光電変換セルを含む、画像信号を出力する光電変換セルの光電変換領域の面積が、概ね同じであり、測距に必要な少なくとも２つの光電変換セル同士において、画像信号と測距のための信号とを出力する光電変換セルの光電変換領域の面積重心間の距離が、画素ピッチから計算される中心間距離と異なるように、光電変換セルが配置されている。【選択図】図１
2011221290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系により結像された光学像を電気信号に変換する複数の光電変換セルが２次元的に配列された光電変換セル群を備えた撮像装置において、
前記光電変換セルのうちの少なくとも一部の光電変換セルが、画像信号と測距のための信号とを出力するように構成され、
前記光電変換セル群のうち、同じ受光分光感度をもつ画像信号と測距のための信号とを出力する光電変換セルを含む、画像信号を出力する光電変換セルの光電変換領域の面積が、概ね同じであり、
測距に必要な少なくとも２つの光電変換セル同士において、前記画像信号と測距のための信号とを出力する光電変換セルの光電変換領域の面積重心間の距離が、画素ピッチから計算される中心間距離と異なるように、光電変換セルが配置されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記面積が概ね同じであるとは、以下の条件式（１）を満足することである請求項１に記載の撮像装置。
０．９＜ＳＡ／ＬＡ≦１  ・・・（１）
ただし、
ＬＡは、前記光電変換セル群のうち、Ａの受光分光感度をもつ光電変換セルのもっとも大きい光電変換領域の面積、
ＳＡは、前記光電変換セル群のうち、Ａの受光分光感度をもつ光電変換セルのもっとも小さい光電変換領域の面積、
である。
【請求項３】
光学系により結像された光学像を電気信号に変換する光電変換セルが２次元的に配列された光電変換セル群を備えた撮像装置において、
前記光電変換セル群は複数の色のいずれかを検知する光電変換セルで構成され、
前記光電変換セルのうちの少なくとも一部の光電変換セルが、画像信号と測距のための信号とを出力されるように構成され、
前記光電変換セル群のうち、前記複数の色のうち、前記画像信号と測距のための信号とを出力する光電変換セルを含む、同じ色を検知する光電変換セルの光電変換領域の面積が、概ね同じであり、
測距に必要な少なくとも２つの光電変換セル同士において、画像信号と測距のための信号とを出力する光電変換セルの光電変換領域の面積重心間の距離が、画素ピッチから計算される中心間距離と異なるように、前記光電変換セルが配置されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
前記面積が概ね同じであるとは、以下の条件式（１）を満足することである請求項３に記載の撮像装置。
０．９＜ＳＡ／ＬＡ≦１  ・・・（１）
ただし、
ＬＡは、前記光電変換セル群のうち、Ａの色を検知する光電変換セルのもっとも大きい光電変換領域の面積、
ＳＡは、前記光電変換セル群のうち、Ａの色を検知する光電変換セルのもっとも小さい光電変換領域の面積、
Ａの色は、前記複数の色のうちの任意の色、
である。
【請求項５】
前記光電変換セルは、光電変換部上に配置されたマイクロレンズと、前記マイクロレンズと前記光電変換部の間に配置された遮光部と、を有し、この遮光部の開口面積が光電変換領域を決定していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記画素ピッチから計算される中心間距離と異なるように配置された、前記光電変換セルからの出力信号の比較により、撮像素子に被写体像を結ぶための前記光学系のフォーカスを調整することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記比較は、複数組の前記光電変換セルからの出力信号により行うことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
画像信号と測距のための信号とを出力する第一のセル群の光電変換セルと、画像信号と測距のための信号とを出力する、前記第一のセル群とは別個の第二のセル群の光電変換セルと、の光電変換領域が、それぞれ前記画素ピッチから計算される中心間距離と異なるように配置され、かつ、前記第一のセル群の光電変換セル同士、及び、第二のセル群の光電変換セル同士は、それぞれ前記画素ピッチから計算される中心間距離と同等になるように配置され、前記第一のセル群の光電変換セルからの信号と、前記第二のセル群の光電変換セルからの信号と、の比較により、前記撮像素子に被写体像を結ぶための光学系のフォーカスを調整することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記画像信号を出力する全ての画素は、それぞれの画素中心に対して共通の光電変換領域をもっていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置において光学像を結像する撮像光学系と、
を備えることを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及びカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のデジタルスチルカメラでは以下のような２つのＡＦ方式が実現されている。
１つ目の方式は、撮像素子とは別にＡＦのためのセンサーをもたせたタイプである。この方式の代表的なものが、一眼レフカメラで用いられる位相差式ＡＦである。この方式のメリットは、撮影レンズを通過した光束を使いパララックスの問題を解決し、一回の測距信号で焦点ズレを検出し、撮影レンズを被写体に合焦させることが可能な点であり、合焦までの時間を短くすることができる。
【０００３】
一方、この方式では、撮影レンズと撮像素子の間に光路の切り替えまたは分割手段を配置する必要がある。さらに、光路の切り替えまたは分割手段とＡＦ用センサーとの間にＡＦ用の光学系が必要となる。これらによるデメリットとしては、まず、光路切り換え手段のスペースの確保や、ＡＦ用の光学系と専用センサーのためのスペースの確保による大型化がある。また、更なるデメリットとしては、光路の切り替え手段を配置する場合は、切り替え機構と切り替えによるタイムラグが生じ、光路分割手段を配置する場合には、光路分割による光量ロスが生じる点がある。
【０００４】
２つ目の方式は、撮像素子そのものの出力を利用するタイプである。この方式の代表的なものが、所謂コンパクトデジタルカメラや動画用カメラ（ビデオ）に用いられているコントラストＡＦである。この方式のメリットは、撮像素子とＡＦセンサーが一体化しているので、スペース的なメリットや、構成部材が少ないという点である。
【０００５】
一方、この方式のデメリットとしては、複数回の測距信号を比較する必要があることと、ウォブリングにより合焦までに時間がかかることがある。さらに、動画撮影においては、ウォブリングによる像のボケが撮影されてしまい、これにより画質を損なう。この傾向は高画素になるほど顕著になる。
【０００６】
更に近年、クイックリターンミラーとダハプリズムを使った光学式ファインダーを備えた一眼レフカメラに対して、クイックリターンミラーとダハプリズムを必要としない電子ビューファインダーを前提とした交換レンズ式カメラが発売されている。このカメラでは、静止画撮影、動画撮影とも高画質であることが要求されている。特にこのようなカメラでは、上記の２つの方式のそれぞれのメリットをもちつつ、デメリットを解決したＡＦが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１５６８２３号公報
【特許文献２】特開２００９−４４６３６号公報
【特許文献３】特開２００９−４４６３７号公報
【特許文献４】特開２００８−４００８７号公報
【特許文献５】特開２００８−２２４８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような課題に対して、特許文献１では、撮像素子の画素の一部を測距のための信号を出力するように構成し、この測距用画素は光電変換部上に配置されたマイクロレンズと、前記マイクロレンズと光電変換部との間に配置された特定の開口部を有する遮光膜層とを有し、前記光電変換セルは、前記遮光膜層の開口がマイクロレンズの光学中心に対して偏りをもつ第１の画素と、前記遮光膜層の開口がマイクロレンズの光学中心に対して第１の光電変換セルと逆方向に偏りをもつ第２の画素を構成し、この２種類の画素の出力信号の位相差情報を用いて合焦を行う。この測距用画素の周囲を画像信号を形成するための信号を出力する複数の画素で囲むように配置し、測距用画素の位置の画像情報を周辺の画像形成用の画素の補間を行い画像形成を行う固体撮像装置を提案している。
【０００９】
特許文献１の固体撮像装置では、従来の一眼レフ用カメラに用いられている瞳分割による位相差ＡＦの測距原理を採用し、測距用画素の開口効率が、画像形成画素の半分以下程度であることを前提としている。このため、測距用画素を画像形成用の画素として使えないことから、測距用画素の位置の画像情報を周辺の画像形成用の画素の補間を行う構成としている。しかし、画素の補間を行うことにより、画質の劣化がおきてしまう。よって、測距精度や、測距エリアの向上を図ると、測距用画素の密度が増し、画質の劣化が大きくなってしまう。
【００１０】
特許文献２や特許文献３では、特許文献１の固体撮像装置で測距用画素と画像形成用画素の開口効率の差を補正するために、測距用画素のゲインアップを行い、測距用画素の出力を画像形成に使う撮像装置を提案している。しかし、この撮像装置では、信号処理が複雑になることと、測距用画素の強いゲインアップにより、ノイズ等の画質劣化が起こることが課題となる。これは、測距精度や、測距エリアの向上を図ると、測距用画素の密度が増し、画質の劣化が大きくなることを示している。また、これらの撮像装置では、被写体の周波数特性等から、測距用画素からの情報を画像形成に使うか否かを切り替えることや、測距用画素からカラー情報を得ることができないことを考慮することなどの制約条件がある。
【００１１】
特許文献４では、測距用画素の構成として、瞳を分割した光束をそれぞれ独立して受光できるように光電変換部を複数配置した撮像素子を提案している。この撮像素子によれば、画像形成時は１つの測距用画素内に構成された複数の光電変換部からの出力を加算することで、実質的に画像形成用画素との開口効率の差を小さくできる。これにより、特許文献１〜３で課題となった画質劣化の問題は軽減できる。しかし、実質的に撮像素子の画素数を増やすことと同じになるため、構成が難しくなるのに加え、測距用画素用に加算用の手段を加えることになり、これにより構成が複雑化し、画質への影響も課題となる。
【００１２】
特許文献５は、撮影レンズの射出瞳の変動に対応できるように、２像の射出瞳位置を重ねた焦点検出装置を提案している。しかし、輝度信号の参照程度には使うことには言及しているが、瞳の重なり具合を制限することも提唱しており、画像形成に寄与しない構成である。
【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、撮像素子からの出力信号で、位相差ＡＦと同程度の測距が可能であり、撮像素子の構成も比較的簡易で、画質劣化の少ない撮像装置及びカメラ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】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、光学系により結像された光学像を電気信号に変換する複数の光電変換セルが２次元的に配列された光電変換セル群を備えた撮像装置において、光電変換セルのうちの少なくとも一部の光電変換セルが、画像信号と測距のための信号とを出力するように構成され、光電変換セル群のうち、同じ受光分光感度をもつ画像信号と測距のための信号とを出力する光電変換セルを含む、画像信号を出力する光電変換セルの光電変換領域の面積が、概ね同じであり、測距に必要な少なくとも２つの光電変換セル同士において、画像信号と測距のための信号とを出力する光電変換セルの光電変換領域の面積重心間の距離が、画素ピッチから計算される中心間距離と異なるように、光電変換セルが配置されていることを特徴としている。
【００１５】
本発明に係る撮像装置において、面積が概ね同じであるとは、以下の条件式（１）を満足することであることが好ましい。
０．９＜ＳＡ／ＬＡ≦１  ・・・（１）
ただし、
ＬＡは、光電変換セル群のうち、Ａの受光分光感度をもつ光電変換セルのもっとも大きい光電変換領域の面積、
ＳＡは、光電変換セル群のうち、Ａの受光分光感度をもつ光電変換セルのもっとも小さい光電変換領域の面積、
である。
【００１６】
本発明に係る撮像装置は、光学系により結像された光学像を電気信号に変換する光電変換セルが２次元的に配列された光電変換セル群を備えた撮像装置において、光電変換セル群は複数の色のいずれかを検知する光電変換セルで構成され、光電変換セルのうちの少なくとも一部の光電変換セルが、画像信号と測距のための信号とを出力されるように構成され、光電変換セル群のうち、複数の色のうち、画像信号と測距のための信号とを出力する光電変換セルを含む、同じ色を検知する光電変換セルの光電変換領域の面積が、概ね同じであり、測距に必要な少なくとも２つの光電変換セル同士において、画像信号と測距のための信号とを出力する光電変換セルの光電変換領域の面積重心間の距離が、画素ピッチから計算される中心間距離と異なるように、光電変換セルが配置されていることを特徴としている。
【００１７】
本発明に係る撮像装置において、面積が概ね同じであるとは、以下の条件式（１）を満足することであることが好ましい。
０．９＜ＳＡ／ＬＡ≦１  ・・・（１）
ただし、
ＬＡは、光電変換セル群のうち、Ａの色を検知する光電変換セルのもっとも大きい光電変換領域の面積、
ＳＡは、光電変換セル群のうち、Ａの色を検知する光電変換セルのもっとも小さい光電変換領域の面積、
Ａの色は、複数の色のうちの任意の色、
である。
【００１８】
本発明に係る撮像装置において、光電変換セルは、光電変換部上に配置されたマイクロレンズと、マイクロレンズと光電変換部の間に配置された遮光部と、を有し、この遮光部の開口面積が光電変換領域を決定していることが好ましい。
【００１９】
本発明に係る撮像装置において、画素ピッチから計算される中心間距離と異なるように配置された、光電変換セルからの出力信号の比較により、撮像素子に被写体像を結ぶための光学系のフォーカスを調整することが好ましい。
【００２０】
本発明に係る撮像装置において、上記比較は、複数組の光電変換セルからの出力信号により行うことが好ましい。
【００２１】
本発明に係る撮像装置において、画像信号と測距のための信号とを出力する第一のセル群の光電変換セルと、画像信号と測距のための信号とを出力する、第一のセル群とは別個の第二のセル群の光電変換セルと、の光電変換領域が、それぞれ画素ピッチから計算される中心間距離と異なるように配置され、かつ、第一のセル群の光電変換セル同士、及び、第二のセル群の光電変換セル同士は、それぞれ画素ピッチから計算される中心間距離と同等になるように配置され、第一のセル群の光電変換セルからの信号と、第二のセル群の光電変換セルからの信号と、の比較により、撮像素子に被写体像を結ぶための光学系のフォーカスを調整することが好ましい。
【００２２】
本発明に係る撮像装置において、画像信号を出力する全ての画素は、それぞれの画素中心に対して共通の光電変換領域をもっていることが好ましい。
【００２３】
本発明に係るカメラは、上述のいずれかの撮像装置と、この撮像装置において光学像を結像する撮像光学系と、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る撮像装置は、撮像素子からの出力信号で、位相差ＡＦと同程度の測距が可能であり、撮像素子の構成も比較的簡易で、画質劣化の少なくすることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態の画素の概略構造を示す断面図である。
【図２】図１に示す画素を光軸の方向から見た平面図である。
【図３】第１実施形態のイメージャにおける画素配置を概念的に示す平面図である。
【図４】第１実施形態の変形例に係るイメージャにおける画素配置を概念的に示す平面図である。
【図５】図４に対応させたカラーフィルタの配置を概念的に示す平面図である。
【図６】第２実施形態の画素の概略構造を示す断面図である。
【図７】図６に示す画素を光軸の方向から見た平面図である。
【図８】光電変換領域における共通領域を示す平面図である。
【図９】第３実施形態の画素の概略構造を示す断面図である。
【図１０】図９に示す画素を光軸の方向から見た平面図である。
【図１１】第４実施形態のカメラシステムを示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明に係る撮像装置及びカメラの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２７】
まず、実施形態に係る撮像装置の作用効果について説明する。
第１の態様の撮像装置は、光学系により結像された光学像を電気信号に変換する複数の光電変換セルが２次元的に配列された光電変換セル群を備えた撮像装置において、光電変換セルのうちの少なくとも一部の光電変換セルが、画像信号と測距のための信号とを出力するように構成され、光電変換セル群のうち、同じ受光分光感度をもつ画像信号と測距のための信号とを出力する光電変換セルを含む、画像信号を出力する光電変換セルの光電変換領域の面積が概ね同じであり、測距に必要な少なくとも２つの光電変換セル同士において、画像信号と測距のための信号とを出力する光電変換セルの光電変換領域の面積重心間の距離が、画素ピッチから計算される中心間距離と異なるような光電変換セルに、配置されていることを特徴としている。
【００２８】
この構成によれば、測距用画素を含めた、同じ受光分光感度をもつ画素を同じ開口効率にできる。このため、測距用画素のみを大きくゲインアップすることなく、または、ゲインアップすることなく、全画素からの場合も含め、多くの画素から画像信号をとりだせる。したがって、この撮像装置は、安定した画質を得やすく、また、処理系も簡易に構成できる。
また、画素ピッチから計算される中心間距離と異なるように光電変換セルを配置することで、位相差式ＡＦと同様に一回の信号によって合焦点からのズレ量とズレ方向を検知できる。特に本実施形態の態様では、測距用画素の密度を上げても画質への影響がないので、測距精度や測距エリアを画質とのトレードオフを考慮せずに測距用の処理規模で決めることができ、効果的な撮像装置が構成できる。
【００２９】
本実施形態の撮像装置において、面積が概ね同じであるとき、以下の条件式（１）を満足することであることが好ましい。
０．９＜ＳＡ／ＬＡ≦１  ・・・（１）
ただし、
ＬＡは、光電変換セル群のうち、Ａの受光分光感度をもつ光電変換セルのもっとも大きい光電変換領域の面積、
ＳＡは、光電変換セル群のうち、Ａの受光分光感度をもつ光電変換セルのもっとも小さい光電変換領域の面積、
である。
【００３０】
条件式（１）は、ゲインアップしたとしても画質への影響が少ないと考えられる、面積が概ね同じことを定量化したものである。条件式（１）の下限を下回る場合、ＳＡからの出力信号レベルをＬＡの出力信号レベルに合わせるためにゲインアップすると画質の劣化が大きくなり好ましくない。
【００３１】
第２の態様の撮像装置は、光学系により結像された光学像を電気信号に変換する光電変換セルが２次元的に配列された光電変換セル群を備えた撮像装置において、光電変換セル群は複数の色のいずれかを検知する光電変換セルで構成され、光電変換セルのうちの少なくとも一部の光電変換セルが、画像信号と測距のための信号とを出力されるように構成され、光電変換セル群のうち、複数の色のうち、画像信号と測距のための信号とを出力する光電変換セルを含む、同じ色を検知する光電変換セルの光電変換領域の面積が、概ね同じであり、測距に必要な少なくとも２つの光電変換セル同士において、画像信号と測距のための信号とを出力する光電変換セルの光電変換領域の面積重心間の距離が、画素ピッチから計算される中心間距離と異なるように、光電変換セルが配置されていることを特徴とする。
【００３２】
この構成によれば、測距用画素を含めた、同じ色の画素を同じ開口効率にできる。このため、測距用画素のみを大きくゲインアップすることなく、または、ゲインアップすることなく、全画素からの場合を含め、多くの画素から画像信号をとりだせる。したがって、この撮像装置は、安定した画質を得やすく、また、処理系も簡易に構成できる。
また、画素ピッチから計算される中心間距離と異なるように光電変換セルを配置することで、位相差式ＡＦと同様に一回の信号によって合焦点からのズレ量とズレ方向を検知できる。特に本実施形態では、測距用画素の密度を上げても画質への影響がないので、測距精度や測距エリアを画質とのトレードオフを考慮せずに測距用の処理規模で決めることができ、効果的な撮像装置が構成できる。
【００３３】
第２の態様の撮像装置においても、面積が概ね同じであるとき、以下の条件式（１）を満足することであることが好ましい。
０．９＜ＳＡ／ＬＡ≦１  ・・・（１）
ただし、
ＬＡは、光電変換セル群のうち、Ａの色を検知する光電変換セルのもっとも大きい光電変換領域の面積、
ＳＡは、光電変換セル群のうち、Ａの色を検知する光電変換セルのもっとも小さい光電変換領域の面積、
Ａの色は、複数の色のうちの任意の色、
である。
【００３４】
条件式（１）は、ゲインアップしたとしても画質への影響が少ないと考えられる、面積が概ね同じことを定量化したものである。条件式（１）の下限を下回る場合、ＳＡからの出力信号レベルをＬＡの出力信号レベルに合わせるためにゲインアップすると画質の劣化が大きくなり好ましくない。
【００３５】
本実施形態の撮像装置において、光電変換セルは、光電変換部上に配置されたマイクロレンズと、マイクロレンズと光電変換部の間に配置された遮光部と、を有し、この遮光部の開口面積が光電変換領域を決定していることが好ましい。
【００３６】
遮光部を構成することにより、画素ピッチから規定される画素中心と光電変換領域の面積重心との関係を規定しやすくなる。これにより、測距精度を安定または向上させやすくなる。
【００３７】
本実施形態の撮像装置においては、画素ピッチから計算される中心間距離と異なるように配置された、光電変換セルからの出力信号の比較により、撮像素子に被写体像を結ぶための光学系のフォーカスを調整することが好ましい。
【００３８】
これにより、第１または第２の態様の構成では、多くの光電変換セルからの出力信号をフォーカス用信号比較ができるので、良質の画質と良質のフォーカス用を両立できる。
【００３９】
本実施形態の撮像装置において、光電変換セルからの出力信号の比較は、複数組の光電変換セルからの出力信号により行うことが好ましい。
【００４０】
これにより、多くの光電変換セルの出力信号から位相差情報をとることが可能になり、フォーカス精度と速度に好ましい構成とできる。
【００４１】
本実施形態の撮像装置は、画像信号と測距のための信号とを出力する第一のセル群の光電変換セルと、画像信号と測距のための信号とを出力する、第一のセル群とは別個の第二のセル群の光電変換セルと、の光電変換領域が、それぞれ画素ピッチから計算される中心間距離と異なるように配置され、かつ、第一のセル群の光電変換セル同士、及び、第二のセル群の光電変換セル同士は、それぞれ画素ピッチから計算される中心間距離と同等になるように配置され、第一のセル群の光電変換セルからの信号と、第二のセル群の光電変換セルからの信号と、の比較により、撮像素子に被写体像を結ぶための光学系のフォーカスを調整することが好ましい。
【００４２】
この構成によれば、画素ピッチが揃ったセル群同士の信号を比較することにより、安定したフォーカス信号を取得できる。例えば、位相差方式であれば、相関演算（位相差量の算出）の精度を上げることができる。
【００４３】
本実施形態の撮像装置において、画像信号を出力する全ての画素は、それぞれの画素中心に対して共通の光電変換領域をもっていることが好ましい。
【００４４】
このように構成することで、それぞれの測距用画素の光電変換領域に対する撮影レンズの瞳領域を重複させ、分割されていない構成をとることができる。また、この構成をとることにより、十分な開口率をえることができ、暗い被写体に対しても良質の画像を得ることができる。尚、このような構成は従来の一眼レフカメラに搭載されている位相差ＡＦシステムでは実現がむずかしく、これに比べても暗い被写体に対するフォーカス精度を上げることができる。
【００４５】
（第１実施形態）
図１は第１実施形態の画素の概略構造を示す断面図である。図２は、図１に示す画素を光軸１００Ｌ、１００Ｒ、１１０Ｌ、１１０Ｒの方向から見た平面図である。なお、図２においては、マイクロレンズ１０１Ｌ、１０１Ｒ、１１１Ｌ、１１１Ｒの図示を省略している。
【００４６】
図１，図２では、並びあう画素を示しており、光電変換領域１０５Ｌ、１０５Ｒ、１１５Ｌ、１１５Ｒの面積は同じであり、それぞれの面積重心位置の間隔（面積重心間距離）ｄｓ−ｎ、ｄｓ−ｗと、画素ピッチの間隔ｄｐと、が異なっている。
【００４７】
ここで、光電変換領域１０５Ｌ、１０５Ｒ、１１５Ｌ、１１５Ｒの面積は概ね同じあればよい。面積が概ね同じであるとき、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。
０．９＜ＳＡ／ＬＡ≦１  ・・・（１）
ただし、
ＬＡは、画素群を構成する光電変換セル群のうち、Ａの受光分光感度をもつ光電変換セルのもっとも大きい光電変換領域の面積、
ＳＡは、画素群を構成する光電変換セル群のうち、Ａの受光分光感度をもつ光電変換セルのもっとも小さい光電変換領域の面積、
である。
【００４８】
図１、図２において、マイクロレンズ（オンチップレンズと称されることもある）１０１Ｌ、１０１Ｒ、１１１Ｌ、１１１Ｒは、センサーの各画素１０４Ｌ、１０４Ｒ、１１４Ｌ、１１４Ｒに対応するように、それぞれ配置されている。マイクロレンズ１０１Ｌ、１０１Ｒ、１１１Ｌ、１１１Ｒの間隔は画素ピッチに従うが、撮影レンズの射出瞳位置を考慮して、中心から周辺に向けて画素ピッチより狭い間隔で配置されてもよい。
【００４９】
画素１０４Ｌ、１０４Ｒ、１１４Ｌ、１１４Ｒは、光電変換セル群の光電変換面１０３Ｌ、１０３Ｒ、１１３Ｌ、１１３Ｒをそれぞれ備える。それぞれの画素において、マイクロレンズ１０１Ｌと光電変換面１０３Ｌの間には遮光部材１０２Ｌが配置され、マイクロレンズ１０１Ｒと光電変換面１０３Ｒの間には遮光部材１０２Ｒが配置され、マイクロレンズ１１１Ｌと光電変換面１１３Ｌの間には遮光部材１１２Ｌが配置され、マイクロレンズ１１１Ｒと光電変換面１１３Ｒの間には遮光部材１１２Ｒが配置されている。遮光部材１０２Ｌ、１０２Ｒ、１１２Ｌ、１１２Ｒは、平面視矩形の光電変換面１０３Ｌ、１０３Ｒ、１１３Ｌ、１１３Ｒの４辺に沿うようにそれぞれ配置されている。遮光部材１０２Ｌ、１０２Ｒ、１１２Ｌ、１１２Ｒの平面形状は、図２に示すように、画素中心に対して左右非対称の矩形形状である。
なお、概略構成を示す図１では、遮光部材１０２Ｌ、１０２Ｒ、１１２Ｌ、１１２Ｒが同一平面上に構成されているが、同一画素内において同一平面上に構成させなくてもよい。
【００５０】
各画素の光電変換領域１０５Ｌ、１０５Ｒ、１１５Ｌ、１１５Ｒは、想定する撮影レンズ、マイクロレンズ１０１Ｌ、１０１Ｒ、１１１Ｌ、１１１Ｒ、遮光部材１０２Ｌ、１０２Ｒ、１１２Ｌ、１１２Ｒ、及び、光電変換面１０３Ｌ、１０３Ｒ、１１３Ｌ、１１３Ｒの関係で定まる。図２に示す光電変換領域１０５Ｌ、１０５Ｒ、１１５Ｌ、１１５Ｒでは、光電変換面１０３Ｌ、１０３Ｒ、１１３Ｌ、１１３Ｒ上において遮光部材１０２Ｌ、１０２Ｒ、１１２Ｌ、１１２Ｒによって形成される開口に対応する。
【００５１】
マイクロレンズ１０１Ｌ、１０１Ｒ、１１１Ｌ、１１１Ｒは、その光軸１００Ｌ、１００Ｒ、１１０Ｌ、１１０Ｒが、対応する画素の画素中心１０７Ｌ、１０７Ｒ、１１７Ｌ、１１７Ｒをそれぞれ通るように配置されている。
【００５２】
画素１０４Ｌ、１０４Ｒ、１１４Ｌ、１１４Ｒは、光軸１００Ｌ、１００Ｒ、１１０Ｌ、１１０Ｒから見て、同一の矩形形状を備え、画素ピッチは画素の大きさに等しい。画素１０４Ｌ、１０４Ｒ、１１４Ｌ、１１４Ｒの画素中心１０７Ｌ、１０７Ｒ、１１７Ｌ、１１７Ｒは、その矩形状の平面形状の対角線の交点である（図２）。
また、平面視矩形の光電変換領域１０５Ｌ、１０５Ｒ、１１５Ｌ、１１５Ｒの面積重心１０６Ｌ、１０６Ｒ、１１６Ｌ、１１６Ｒも、それぞれの対角線の交点である（図２）。
【００５３】
第１実施形態では、遮光部材１０２Ｌ、１０２Ｒ、１１２Ｌ、１１２Ｒの平面形状を左右非対称の矩形形状とすることにより、各画素の画素中心１０７Ｌ、１０７Ｒ、１１７Ｌ、１１７Ｒと、各光電変換領域の面積重心１０６Ｌ、１０６Ｒ、１１６Ｌ、１１６Ｒと、を左右方向（図１、図２の左右方向）にずらしている。したがって、隣り合う画素の画素中心１０７Ｌ、１０７Ｒ、１１７Ｌ、１１７Ｒ間の距離に等しい画素ピッチｄｐと、隣り合う光電変換領域の面積重心１０６Ｌ、１０６Ｒ、１１６Ｌ、１１６Ｒ間の距離である面積重心間距離ｄｓ−ｎ、ｄｓ−ｗと、は同一でない。
【００５４】
ここで、面積重心間距離ｄｓ−ｎは、隣り合う光電変換領域の面積重心が互いに近づく左右方向にずれている場合の面積重心間の距離であり、図１、図２の例では、画素１０４Ｌの面積重心１０６Ｌと画素１０４Ｒの面積重心１０６Ｒとの間の距離、及び、画素１１４Ｌの面積重心１１６Ｌと画素１１４Ｒの面積重心１１６Ｒとの間の距離である。これに対して、面積重心間距離ｄｓ−ｗは、隣り合う光電変換領域の面積重心が互いに離れる左右方向にずれている場合の面積重心間の距離であり、図１、図２の例では、画素１０４Ｒの面積重心１０６Ｒと画素１１４Ｌの面積重心１１６Ｌとの距離である。
【００５５】
図３は、第１実施形態のイメージャにおける画素配置を概念的に示す平面図である。
図３に示すイメージャ（撮像装置）は、図１、図２で示した画素、及び、各画素中心と各光電変換領域の面積重心とを上下方向（図１、図２の上下方向）にずらした画素、の組合せで構成されている。図３は、各画素の光軸方向から望んだときの光電変換領域を示したものである。図３では、縦１６画素（Ｌ０１〜１６）、横１６画素（Ｆ０１〜１６）で合計２５６画素の例を示しているが、画素数はこれに限るものでなく、例えば合計画素が１０００万画素を超えるものでも構わない。
【００５６】
図３に示す例では、画素中心に対し光電変換領域の面積中心のずれている方向が右側と左側と上側と下側の４種類がある。以下の説明では、それぞれを右画素１２０Ｒ、左画素１２０Ｌ、上画素１２０Ｕ、下画素１２０Ｄと称することとする。なお、図２の画素１０４Ｌと画素１１４Ｌは右画素１２０Ｒに対応し、図２の画素１０４Ｒと画素１１４Ｒは左画素１２０Ｌに対応する。
【００５７】
図３において、Ｌ０１の行では、左から（Ｆ０１から）順に、右画素１２０Ｒ、左画素１２０Ｌ、下画素１２０Ｄ、下画素１２０Ｄ、が繰り返し配置されている。Ｌ０２の行では、左から順に、右画素１２０Ｒ、左画素１２０Ｌ、上画素１２０Ｕ、上画素１２０Ｕ、が繰り返し配置されている。Ｌ０３の行では、左から順に、下画素１２０Ｄ、下画素１２０Ｄ、右画素１２０Ｒ、左画素１２０Ｌ、が繰り返し配置されている。Ｌ０４の行では、左から順に、上画素１２０Ｕ、上画素１２０Ｕ、右画素１２０Ｒ、左画素１２０Ｌが、繰り返し配置されている。Ｌ０５以降の行は、Ｌ０１、Ｌ０２、Ｌ０３、Ｌ０４のパターンを繰り返す配置になっている。
【００５８】
図３の配置をＦ０１〜１６の列から見ると次のようになる。
Ｆ０１の列では、上から（Ｌ０１から）順に、右画素１２０Ｒ、右画素１２０Ｒ、下画素１２０Ｄ、上画素１２０Ｕ、が繰り返し配置されている。Ｆ０２の列では、上から順に、左画素１２０Ｌ、左画素１２０Ｌ、下画素１２０Ｄ、上画素１２０Ｕ、が繰り返し配置されている。Ｆ０３の列では、上から順に、下画素１２０Ｄ、上画素１２０Ｕ、右画素１２０Ｒ、右画素１２０Ｒ、が繰り返し配置されている。Ｆ０４の列では、上から順に、下画素１２０Ｄ、上画素１２０Ｕ、左画素１２０Ｌ、左画素１２０Ｌが、繰り返し配置されている。Ｆ０５以降の列は、Ｆ０１、Ｆ０２、Ｆ０３、Ｆ０４のパターンを繰り返す配置になっている。
【００５９】
以下の説明においては、特定の画素を示すときに、行番号Ｌ０１〜１６と列番号Ｆ０１〜１６を並べて表す。例えば、Ｌ０１の行のうち、Ｆ０１の列に対応する画素を「Ｌ０１Ｆ０１」で表す。
【００６０】
図３に示す例では、例えば、Ｌ０５Ｆ０１（右画素１２０Ｒ）と、Ｌ０５Ｆ０２、Ｌ０５Ｆ０６、Ｌ０５Ｆ１０、Ｌ０５Ｆ１４、Ｌ０６Ｆ０２、Ｌ０６Ｆ１０、及びＬ０６Ｆ１４（左画素１２０Ｌ）のいずれかと、は画素ピッチから算出される画素間距離より、重心間距離が狭い構成となる。また、Ｌ０５Ｆ０６（左画素１２０Ｌ）と、Ｌ０５Ｆ０９及びＬ０６Ｆ０９（右画素１２０Ｒ）のいずれかと、は画素ピッチから算出される画素間距離より、重心間距離が広い構成となる。即ち、それぞれの左画像とそれぞれの右画像は、画素ピッチから算出される画素間距離と、重心間距離が異なる構成となる。
【００６１】
第１実施形態の撮像装置では、左画素１２０Ｌから構成されるセル群と、右画素１２０Ｒから構成される別のセル群と、のそれぞれの出力信号（測距のための信号）から、位相差情報を算出して光学系のフォーカスを調整させることができる。
【００６２】
例えば、第１の例として、Ｌ０５の行の右画素１２０Ｒである、Ｌ０５Ｆ０１、Ｌ０５Ｆ０５、Ｌ０５Ｆ０９、Ｌ０５Ｆ１３から得られる出力波形と、Ｌ０５の行の左画素１２０ＬであるＬ０５Ｆ０２、Ｌ０５Ｆ０６、Ｌ０５Ｆ１０、Ｌ０５Ｆ１４から得られる出力波形と、を比較することで、所謂位相差検出式によりデフォーカス情報や合焦点位置情報が取得できる。
【００６３】
また、第２の例としては、まず、Ｌ０５とＬ０６のそれぞれの行について、Ｆ０１、Ｆ０２、Ｆ０５、Ｆ０６、Ｆ０９、Ｆ１０、Ｆ１３、Ｆ１４の列のセルから得られる出力波形を、列ごとに加算する。次に、右画素１２０Ｒである、Ｆ０１、Ｆ０５、Ｆ０９、Ｆ１３の各列について得られた出力波形と、左画素１２０Ｌである、Ｆ０２、Ｆ０６、Ｆ１０、Ｆ１４の各列から得られる出力波形と、を比較することにより、所謂位相差検出式によりデフォーカス情報や合焦点位置情報が取得できる。第２の例では、各列で加算することにより、撮影レンズからの光量がより少ない状態でも安定した信号処理ができる。
【００６４】
第３の例としては、まず、Ｌ０５の行の右画素１２０Ｒである、Ｌ０５Ｆ０１、Ｌ０５Ｆ０５、Ｌ０５Ｆ０９、Ｌ０５Ｆ１３から得られる出力波形と、Ｌ０７の行の右画素１２０Ｒである、Ｌ０７Ｆ０３、Ｌ０７Ｆ０７、Ｌ０７Ｆ１１、Ｌ０７Ｆ１５から得られる出力波形と、を合わせ、Ｆ０１、Ｆ０３、Ｆ０５、Ｆ０７、Ｆ０９、Ｆ１１、Ｆ１３の順に形成される右画像列の出力波形とする。
一方、Ｌ０５の行の左画素１２０Ｌである、Ｌ０５Ｆ０２、Ｌ０５Ｆ０６、Ｌ０５Ｆ１０、Ｌ０５Ｆ１４から得られる出力波形と、Ｌ０６の行の左画素１２０Ｌである、Ｌ０６Ｆ０４、Ｌ０６Ｆ０８、Ｌ０６Ｆ１２、Ｌ０６Ｆ１６から得られる出力波形と、を合わせ、Ｆ０２、Ｆ０４、Ｆ０６、Ｆ０８、Ｆ１０、Ｆ１２、Ｆ１４、Ｆ１６の順に形成される左画像列の出力波形とする。
つづいて、得られた、右画像列の出力波形と左画像列の出力波形とを比較することで、所謂位相差検出式によりデフォーカス情報や合焦点位置情報を取得する。第３の例では、異なる２行の出力信号を加算することで、より周波数の高い被写体に対しても安定して信号処理できる。
【００６５】
上述の例のほか、例えば、第２の例と第３の例を組み合わせてもよい。
また、以上の例は、右画素１２０Ｒと左画素１２０Ｌとの比較に関するものであったが、同様に上画素１２０Ｕと下画素１２０Ｄとの比較からデフォーカス情報や合焦点位置情報を得ることができる。さらに、これらの組み合わせや、所謂コントラスト法と組み合わせても良い。
【００６６】
また、一般的な撮像素子と同様に、Ｌ０１〜Ｌ１６の行のそれぞれのＦ０１〜Ｆ１６の列の画素からは、光電変換情報として画像信号をとりだすことができる。このとき、光電変換領域の大きさは各画素で同じなので、光電変換領域の大きさの差を調整するためのゲインアップ等の処理は必要ない。これにより、ノイズの低減にもつながり、結果としてＳ／Ｎ比を向上させる。
【００６７】
図３では、簡単のため１６画素×１６画素の例を示しているが、一般に流通している、例えば２８００画素×４２００画素程度の撮像素子に適用すれば、測距のために比較する、右画像列及び左画像列の長さを十分とることができる。また、離散的であった、右画像列、左画像列を、ほぼ連続性とみなすことができるようになる。
【００６８】
図１、図２、図３で示している画素構造において、各画素のマイクロレンズの光軸は、光電変換領域と交わっている。このように構成することによりセンサーの受光量を大きくすることができるため、画像信号を取り出すときのＳ／Ｎ比をあげることができ、これにより良好な画像を形成しやすくなる。
【００６９】
図４は、第１実施形態の変形例に係るイメージャ（撮像装置）における画素配置を概念的に示す平面図である。図５は、図４に対応させたカラーフィルタの配置を概念的に示す平面図である。
図４に示す画素配置は、図３と同様に、右画素１２０Ｒ、左画素１２０Ｌ、上画素１２０Ｕ、及び下画素１２０Ｄの４種類を組み合わせたものであるが、各画素の配置が図３の場合と異なる。図４に示す配置では、隣り合う２行２列の画素ごとに同一の種類の画素が配置されている。例えば、Ｌ０１Ｆ０１、Ｌ０１Ｆ０２、Ｌ０２Ｆ０１、及びＬ０２Ｆ０２の隣り合う２行２列の画素はいずれも左画素１２０Ｌであり、Ｌ０１Ｆ０３、Ｌ０１Ｆ０４、Ｌ０２Ｆ０３、及びＬ０２Ｆ０４の隣り合う２行２列の画素はいずれも上画素１２０Ｕである。
【００７０】
図４で示した画素配置に対して、図５に示すカラーフィルタの配置を重ねると良い。図５のカラーフィルタの配置は、Ｌ０１Ｆ０１画素を緑色のフィルタＧ、Ｌ０１Ｆ０２画素を赤色のフィルタＲ、Ｌ０２Ｆ０１を青色フィルタＢ、Ｌ０２Ｆ０２を緑色フィルタＧとし、以下横方向及び縦方向に、これらの組合せパターンを繰り返している。この組合せパターンは、図４において同一種類の画素が配置された、隣り合う２行２列の画素に対応して配置されている。図４の画素配置と図５のカラーフィルタの配置を対応させることにより、被写体の色に関わらず精度の高い焦点検出を行うことができる。尚、カラーフィルタと光電変換領域の画素中心からのズレ方向の組み合わせはこれに限る必要ない。
【００７１】
また、図４、図５において、測距のために、左画素１２０Ｌと右画素１２０Ｒ、又は、上画素１２０Ｕと下画素１２０Ｄを選択すると、重心間距離は画素ピッチから計算される間隔とは異なる。図５において、隣り合う２行２列のフィルタＧ、Ｒ、Ｂ、Ｇが繰り返して配置されるため、測距のために二つの画素を選ぶときに同じ色のフィルタを選択することができる。例えば、Ｌ０６Ｆ０１の画素（左画素１２０Ｌ）とＬ０４Ｆ０３の画素（右画素１２０Ｒ）は、同じ青色フィルタＢであり、光電変換領域の重心間距離は画素ピッチから計算される間隔より長くなる。また、Ｌ０３Ｆ０３とＬ０５Ｆ０５は、同じ緑色フィルタで、光電変換領域の重心間距離は画素ピッチから計算される間隔より短くなる。
【００７２】
（第２実施形態）
図６は第２実施形態の画素の概略構造を示す断面図である。図７は、図６に示す画素を光軸５００Ｌ、５００Ｒ、５１０Ｌ、５１０Ｒの方向から見た平面図である。なお、図７においては、マイクロレンズ５０１Ｌ、５０１Ｒ、５１１Ｌ、５１１Ｒの図示を省略している。
【００７３】
図６、図７では、並びあう画素を示しており、光電変換領域５０５Ｌ、５０５Ｒ、５１５Ｌ、５１５Ｒの面積は同じであり、それぞれの重心位置の間隔（面積重心間隔）ｄｓ−ｎ、ｄｓ−ｗと、画素ピッチの間隔ｄｐと、が異なっている。
【００７４】
ここで、光電変換領域５０５Ｌ、５０５Ｒ、５１５Ｌ、５１５Ｒの面積は概ね同じあればよい。面積が概ね同じであるとき、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。
０．９＜ＳＡ／ＬＡ≦１  ・・・（１）
ただし、
ＬＡは、画素群を構成する光電変換セル群のうち、Ａの受光分光感度をもつ光電変換セルのもっとも大きい光電変換領域の面積、
ＳＡは、画素群を構成する光電変換セル群のうち、Ａの受光分光感度をもつ光電変換セルのもっとも小さい光電変換領域の面積、
である。
【００７５】
図６、図７において、マイクロレンズ５０１Ｌ、５０１Ｒ、５１１Ｌ、５１１Ｒは、センサーの各画素５０４Ｌ、５０４Ｒ、５１４Ｌ、５１４Ｒに対応するように、それぞれ配置されている。マイクロレンズ５０１Ｌ、５０１Ｒ、５１１Ｌ、５１１Ｒの間隔は画素ピッチに従うが、撮影レンズの射出瞳位置を考慮して、中心から周辺に向けて画素ピッチより狭い間隔で配置されてもよい。
【００７６】
画素５０４Ｌ、５０４Ｒ、５１４Ｌ、５１４Ｒは、光電変換セル群の光電変換面５０３Ｌ、５０３Ｒ、５１３Ｌ、５１３Ｒをそれぞれ備える。それぞれの画素において、マイクロレンズ５０１Ｌと光電変換面５０３Ｌの間には遮光部材５０２Ｌ、５０２ＭＬが配置され、マイクロレンズ５０１Ｒと光電変換面５０３Ｒの間には遮光部材５０２Ｒ、５０２ＭＲが配置され、マイクロレンズ５１１Ｌと光電変換面５１３Ｌの間には遮光部材５１２Ｌ、５１２ＭＬが配置され、マイクロレンズ５１１Ｒと光電変換面５１３Ｒの間には遮光部材５１２Ｒ、５１２ＭＲが配置されている。
【００７７】
遮光部材５０２Ｌ、５０２Ｒ、５１２Ｌ、５１２Ｒは、平面視矩形の光電変換面５０３Ｌ、５０３Ｒ、５１３Ｌ、５１３Ｒの４辺に沿うように、それぞれ配置されている。遮光部材５０２Ｌ、５０２Ｒ、５１２Ｌ、５１２Ｒの平面形状は、図７に示すように、均一の幅を備えた左右対称、上下対称の矩形枠状である。
【００７８】
遮光部材５０２ＭＬ、５０２ＭＲ、５１２ＭＬ、５１２ＭＲは、遮光部材５０２Ｌ、５０２Ｒ、５１２Ｌ、５１２Ｒの内部を左右非対称に分割するように配置されている。
なお、概略構成を示す図６では、遮光部材５０２Ｌ、５０２ＭＬ、５０２Ｒ、５０２ＭＲ、５１２Ｌ、５１２ＭＬ、５１２Ｒ、５１２ＭＲが同一平面上に構成されているが、同一画素内において同一平面上に構成させなくてもよい。
【００７９】
各画素の光電変換領域５０５Ｌ、５０５Ｒ、５１５Ｌ、５１５Ｒは、想定する撮影レンズ、マイクロレンズ５０１Ｌ、５０１Ｒ、５１１Ｌ、５１１Ｒ、遮光部材５０２Ｌ、５０２ＭＬ、５０２Ｒ、５０２ＭＲ、５１２Ｌ、５１２ＭＬ、５１２Ｒ、５１２ＭＲ、及び光電変換面５０３Ｌ、５０３Ｒ、５１３Ｌ、５１３Ｒの関係で定まる。図７に示す光電変換領域５０５Ｌ、５０５Ｒ、５１５Ｌ、５１５Ｒは、光電変換面５０３Ｌ、５０３Ｒ、５１３Ｌ、５１３Ｒ上において、遮光部材５０２Ｌ、５０２ＭＬ、５０２Ｒ、５０２ＭＲ、５１２Ｌ、５１２ＭＬ、５１２Ｒ、５１２ＭＲによって形成される開口に対応する。
【００８０】
マイクロレンズ５０１Ｌ、５０１Ｒ、５１１Ｌ、５１１Ｒは、その光軸５００Ｌ、５００Ｒ、５１０Ｌ、５１０Ｒが、対応する画素の画素中心５０７Ｌ、５０７Ｒ、５１７Ｌ、５１７Ｒをそれぞれ通るように配置されている。
【００８１】
画素５０４Ｌ、５０４Ｒ、５１４Ｌ、５１４Ｒは、光軸５００Ｌ、５００Ｒ、５１０Ｌ、５１０Ｒから見て、同一の矩形形状を備え、画素ピッチは画素の大きさに等しい。画素５０４Ｌ、５０４Ｒ、５１４Ｌ、５１４Ｒの画素中心５０７Ｌ、５０７Ｒ、５１７Ｌ、５１７Ｒは、その矩形状の平面形状の対角線の交点である（図７）。
【００８２】
第２実施形態では、遮光部材５０２ＭＬ、５０２ＭＲ、５１２ＭＬ、５１２ＭＲにより、遮光部材５０２Ｌ、５０２Ｒ、５１２Ｌ、５１２Ｒで囲まれる領域を左右非対称にそれぞれ分割している。このため、これらの遮光部材によって定まる光電変換領域５０５Ｌ、５０５Ｒ、５１５Ｌ、５１５Ｒの面積重心は、各画素の画素中心５０７Ｌ、５０７Ｒ、５１７Ｌ、５１７Ｒからずれた位置となる。したがって、隣り合う画素の画素中心５０７Ｌ、５０７Ｒ、５１７Ｌ、５１７Ｒ間の距離に等しい画素ピッチｄｐと、隣り合う光電変換領域の面積重心５０６Ｌ、５０６Ｒ、５１６Ｌ、５１６Ｒ間の距離である面積重心間距離ｄｓ−ｎ、ｄｓ−ｗと、が異なるように構成される。
【００８３】
尚、遮光部材５０２ＭＬ、５０２ＭＲ、５１２ＭＬ、５１２ＭＲは、電気配線等の機能を持っていても良い。また、遮光部材５０２ＭＬ、５０２ＭＲ、５１２ＭＬ、５１２ＭＲは、光電変換領域５０５Ｌ、５０５Ｒ、５１５Ｌ、５１５Ｒをそれぞれ完全に分割していなくてもよい。また、遮光部材５０２ＭＬ、５０２ＭＲ、５１２ＭＬ、５１２ＭＲの少なくとも何れかにおいて、対応するマイクロレンズの光軸を概略含まないように構成することで、効果的に重心位置をずらすことができる。これは、遮光部材５０２ＭＬ、５０２ＭＲ、５１２ＭＬ、５１２ＭＲのうち、対応するマイクロレンズの光軸上にないように設けた画素については、画素の中心が受光領域になるような構成を可能とする。図６、図７では、遮光部材５０２ＭＬ、５０２ＭＲ、５１２ＭＬ、５１２ＭＲそれぞれが各マイクロレンズの光軸で決まる領域で一端面が決定されるように構成した。
【００８４】
図８は、光電変換領域５０５Ｌ、５０５Ｒ、５１５Ｌ、５１５Ｒにおける共通領域７００を示す平面図である。図８に示すように、各画素の遮光部材のパターンに関わらず、遮光されることのない共通領域７００を有している。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【００８５】
（第３実施形態）
図９は第３実施形態の画素の概略構造を示す断面図である。図１０は、図９に示す画素を光軸６００Ｌ、６００Ｒ、６１０Ｌ、６１０Ｒの方向から見た平面図である。なお、図１０においては、マイクロレンズ６０１Ｌ、６０１Ｒ、６１１Ｌ、６１１Ｒの図示を省略している。また、図１０では４列２行分の画素を示しているのに対して、図９は、図１０の８画素のうちの１行分に対応している。
【００８６】
図９、図１０では、並びあう画素を示しており、光電変換領域６０５Ｌ、６０５Ｒ、６１５Ｌ、６１５Ｒ、６２５Ｌ、６２５Ｒ、６３５Ｌ、６３５Ｒの面積は同じであり、それぞれの重心位置の間隔（面積重心間隔）ｄｓ−ｎ、ｄｓ−ｗと、画素ピッチの間隔ｄｐと、が異なっている。
【００８７】
ここで、光電変換領域６０５Ｌ、６０５Ｒ、６１５Ｌ、６１５Ｒ、６２５Ｌ、６２５Ｒ、６３５Ｌ、６３５Ｒの面積は概ね同じあればよい。面積が概ね同じであるとき、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。
０．９＜ＳＡ／ＬＡ≦１  ・・・（１）
ただし、
ＬＡは、画素群を構成する光電変換セル群のうち、Ａの受光分光感度をもつ光電変換セルのもっとも大きい光電変換領域の面積、
ＳＡは、画素群を構成する光電変換セル群のうち、Ａの受光分光感度をもつ光電変換セルのもっとも小さい光電変換領域の面積、
である。
【００８８】
図９、図１０において、マイクロレンズ６０１Ｌ、６０１Ｒ、６１１Ｌ、６１１Ｒは、センサーの各画素６０４Ｌ、６０４Ｒ、６１４Ｌ、６１４Ｒに対応するように、それぞれ配置されている。マイクロレンズ６０１Ｌ、６０１Ｒ、６１１Ｌ、６１１Ｒの間隔は画素ピッチに従うが、撮影レンズの射出瞳位置を考慮して、中心から周辺に向けて画素ピッチより狭い間隔で配置されてもよい。なお、図９には図示していない、画素６２４Ｌ、６２４Ｒ、６３４Ｌ、６３４Ｒと、これらに対応するマイクロレンズと、の関係も同様である。
【００８９】
画素６０４Ｌ、６０４Ｒ、６１４Ｌ、６１４Ｒ、６２４Ｌ、６２４Ｒ、６３４Ｌ、６３４Ｒは、光電変換セル群の光電変換面６０３Ｌ、６０３Ｒ、６１３Ｌ、６１３Ｒ、６２３Ｌ、６２３Ｒ、６３３Ｌ、６３３Ｒをそれぞれ備える。図１０の上の行の画素において、マイクロレンズ６０１Ｌと光電変換面６０３Ｌとの間には遮光部材６０２Ｌ、６０２ＭＬが配置され、マイクロレンズ６０１Ｒと光電変換面６０３Ｒとの間には遮光部材６０２Ｒ、６０２ＭＲが配置され、マイクロレンズ６１１Ｌと光電変換面６１３Ｌとの間には遮光部材６１２Ｌ、６１２ＭＬが配置され、マイクロレンズ６１１Ｒと光電変換面６１３Ｒとの間には遮光部材６１２Ｌ、６１２ＭＬが配置されている。図１０の下の行の画素において、画素６２４Ｌのマイクロレンズと光電変換面６２３Ｌとの間には遮光部材６２２Ｌ、６２２ＭＬが配置され、画素６２４Ｒのマイクロレンズと光電変換面６２３Ｒとの間には遮光部材６２２Ｒ、６２２ＭＲが配置され、画素６３４Ｌのマイクロレンズと光電変換面６３３Ｌとの間には遮光部材６３２Ｌ、６３２ＭＬが配置され、画素６３４Ｒのマイクロレンズと光電変換面６３３Ｒとの間には遮光部材６３２Ｒ、６３２ＭＲが配置されている。
【００９０】
遮光部材６０２Ｌ、６０２Ｒ、６１２Ｌ、６１２Ｒ、６２２Ｌ、６２２Ｒ、６３２Ｌ、６３２Ｒは、平面視矩形の光電変換面６０３Ｌ、６０３Ｒ、６１３Ｌ、６１３Ｒ、６２３Ｌ、６２３Ｒ、６３３Ｌ、６３３Ｒの４辺に沿うように、それぞれ配置されている。遮光部材６０２Ｌ、６０２Ｒ、６１２Ｌ、６１２Ｒ、６２２Ｌ、６２２Ｒ、６３２Ｌ、６３２Ｒの平面形状は、図１０に示すように、均一の幅を備えた左右対称、上下対称の矩形枠状である。
【００９１】
遮光部材６０２ＭＬ、６０２ＭＲ、６１２ＭＬ、６１２ＭＲ、６２２ＭＬ、６２２ＭＲ、６３２ＭＬ、６３２ＭＲは、遮光部材６０２Ｌ、６０２Ｒ、６１２Ｌ、６１２Ｒ、６２２Ｌ、６２２Ｒ、６３２Ｌ、６３２Ｒの開口部に対して上下、左右非対称に配置され、上辺又は下辺から内部へ延びるように設けられている。これにより、遮光部材６０２Ｌ、６０２Ｒ、６１２Ｌ、６１２Ｒ、６２２Ｌ、６２２Ｒ、６３２Ｌ、６３２Ｒによる開口形状は、左右非対称、上下非対称となる。なお、図９では、各遮光部材が同一平面上に構成されているが、同一画素内において同一平面上に構成させなくてもよい。
【００９２】
各画素の光電変換領域６０５Ｌ、６０５Ｒ、６１５Ｌ、６１５Ｒ、６２５Ｌ、６２５Ｒ、６３５Ｌ、６３５Ｒは、想定する撮影レンズ、対応するマイクロレンズ、遮光部材６０２Ｌ、６０２Ｒ、６１２Ｌ、６１２Ｒ、６２２Ｌ、６２２Ｒ、６３２Ｌ、６３２Ｒ、及び、光電変換面６０３Ｌ、６０３Ｒ、６１３Ｌ、６１３Ｒ、６２３Ｌ、６２３Ｒ、６３３Ｌ、６３３Ｒの関係で定まる。図１０に示す光電変換領域６０５Ｌ、６０５Ｒ、６１５Ｌ、６１５Ｒ、６２５Ｌ、６２５Ｒ、６３５Ｌ、６３５Ｒは、光電変換面６０３Ｌ、６０３Ｒ、６１３Ｌ、６１３Ｒ、６２３Ｌ、６２３Ｒ、６３３Ｌ、６３３Ｒ上において、遮光部材６０２Ｌ、６０２Ｒ、６１２Ｌ、６１２Ｒ、６２２Ｌ、６２２Ｒ、６３２Ｌ、６３２Ｒによって形成される開口に対応する。
【００９３】
各マイクロレンズは、その光軸が、対応する画素の画素中心６０７Ｌ、６０７Ｒ、６１７Ｌ、６１７Ｒ、６２７Ｌ、６２７Ｒ、６３７Ｌ、６３７Ｒをそれぞれ通るように配置されている。
【００９４】
画素６０４Ｌ、６０４Ｒ、６１４Ｌ、６１４Ｒ、６２４Ｌ、６２４Ｒ、６３４Ｌ、６３４Ｒは、対応するマイクロレンズの光軸から見て、同一の矩形形状を備え、画素ピッチは画素の大きさに等しい。画素６０４Ｌ、６０４Ｒ、６１４Ｌ、６１４Ｒ、６２４Ｌ、６２４Ｒ、６３４Ｌ、６３４Ｒの画素中心６０７Ｌ、６０７Ｒ、６１７Ｌ、６１７Ｒ、６２７Ｌ、６２７Ｒ、６３７Ｌ、６３７Ｒは、その矩形状の平面形状の対角線の交点である（図１０）。
【００９５】
画素６０４Ｌ、６３４Ｌでは、遮光部材６０２ＭＬ、６３２ＭＬにより、光電変換領域６０５Ｌ、６３５Ｌの左下部分の一部（図１０）がそれぞれ遮光され、これにより光電変換領域の面積重心６０６Ｌ、６３６Ｌの位置が画素中心から右上に配置される。画素６０４Ｒ、６３４Ｒでは、遮光部材６０２ＭＲ、６３２ＭＲにより、光電変換領域６０５Ｒ、６３５Ｒの右下部分の一部（図１０）がそれぞれ遮光され、これにより光電変換領域の面積重心６０６Ｒ、６３６Ｒの位置が画素中心から左上に配置される。
【００９６】
画素６１４Ｌ、６２４Ｌでは、遮光部材６１２ＭＬ、６２２ＭＬにより、光電変換領域６１５Ｌ、６２５Ｌの左上部分の一部（図１０）がそれぞれ遮光され、これにより光電変換領域の面積重心６１６Ｌ、６２６Ｌの位置が画素中心から右下に配置される。画素６１４Ｒ、６２４Ｒでは、遮光部材６１２ＭＲ、６２２ＭＲにより、光電変換領域６１５Ｒ、６２５Ｒの右上部分の一部（図１０）がそれぞれ遮光され、これにより光電変換領域の面積重心６１６Ｒ、６２６Ｒの位置が画素中心から左下に配置される。
【００９７】
これにより、図１０に示した、隣り合う光電変換領域の面積重心間距離ｄｓ−ｎ、ｄｓ−ｗは、列方向、行方向ともに画素ピッチｄｐと異なるように構成できる。このような構成の画素を、図３に示す右画素、左画素、上画素、下画素に対応させると、光電変換領域６０５Ｌ、６３５Ｌは右画素と上画素を兼用でき、光電変換領域６０５Ｒ、６３５Ｒは左画素と上画素を兼用でき、光電変換領域６１５Ｌ、６２５Ｌは右画素と下画素を兼用でき、光電変換領域６１５Ｒ、６２５Ｒは左画素と下画素を兼用することができる。尚、画素の配置はこれに限らなくてもよい。
第３実施形態の画素においても、遮光部材のパターンに関わらず、遮光されることのない共通領域を有している。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【００９８】
（第４実施形態）
図１１は、第４実施形態のカメラシステムを示す概念図である。このカメラシステムは、カメラ本体９０４と撮影レンズユニット９０２を備える。カメラ本体９０４に対して、撮影レンズユニット９０２は一体でも、交換可能でもよい。撮影レンズ系９０１の光軸９０３を想定し、この光軸９０３上に撮像素子９０５が配置される。この撮像素子９０５は、上述の実施形態の画素から構成される。
【００９９】
処理装置９０６はカメラシステムを制御するもので、撮像素子９０５、操作装置９０７、背面表示装置や接眼系を通して観察する電子ビューファインダー等の表示装置９０８、撮影した画像等を記憶する記憶装置９０９、及び、撮影レンズユニットの駆動装置９１０、と情報をやりとりする構成になっている。尚、記憶装置９０９は、所謂ハードディスクデバイスでもよいし、着脱可能な媒体を用いてもよい。
【０１００】
このカメラシステムにおいては、操作装置９０７より電源ＯＮの指示で、撮像素子９０５からの画像信号を処理装置９０６で処理し、表示装置９０８に画像を表示する。必要に応じて、操作装置９０７よりズーム操作指示を行い、駆動装置９１０で撮影レンズ系を適宜移動させる。操作装置９０７よりレリーズ指示がされると、撮像素子９０５よりの情報より処理装置９０６で露出条件（例えば露光時間、Ｆナンバー）が所定の算出式より設定され、また、処理装置９０６よりの信号より、上述の実施形態で説明したフォーカスを算出するのに必要な信号を撮像素子９０５から処理装置９０６が取得し、位相差情報を算出し、レンズの駆動量を算出する。さらに、駆動装置９１０により撮影レンズ系９０１を適宜移動し、被写体にフォーカスした状態として、撮像素子９０５より処理装置９０６が画像情報を取得し、必要な処理を行い記録装置９０９に処理された画像情報を記録する。これらの処理は、一例であり、これに限るものではない。例えば、フォーカス駆動と露出設定の順序を変えてもよいし、撮影条件等により、一般的なコントラストＡＦに切り換えたり、組み合わせたりしてフォーカスをしてもよいし、動画記録と組み合わせても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
以上のように、本発明は、簡易な構成で、高い測距性能と画質劣化が少ないことが求められる撮像装置及びカメラに有用である。
【符号の説明】
【０１０２】
１００Ｌ、１００Ｒ、１１０Ｌ、１１０Ｒ  光軸
１０１Ｌ、１０１Ｒ、１１１Ｌ、１１１Ｒ  マイクロレンズ
１０２Ｌ、１０２Ｒ、１１２Ｌ、１１２Ｒ  遮光部材
１０３Ｌ、１０３Ｒ、１１３Ｌ、１１３Ｒ  光電変換面
１０４Ｌ、１０４Ｒ、１１４Ｌ、１１４Ｒ  画素
１０５Ｌ、１０５Ｒ、１１５Ｌ、１１５Ｒ  光電変換領域
１０６Ｌ、１０６Ｒ、１１６Ｌ、１１６Ｒ  面積重心
１０７Ｌ、１０７Ｒ、１１７Ｌ、１１７Ｒ  画素中心
１２０Ｄ  下画素
１２０Ｌ  左画素
１２０Ｒ  右画素
１２０Ｕ  上画素
５００Ｌ、５００Ｒ、５１０Ｌ、５１０Ｒ  光軸
５０１Ｌ、５０１Ｒ、５１１Ｌ、５１１Ｒ  マイクロレンズ
５０２Ｌ、５０２Ｒ、５１２Ｌ、５１２Ｒ  遮光部材
５０２ＭＬ、５０２ＭＲ、５１２ＭＬ、５１２ＭＲ  遮光部材
５０３Ｌ、５０３Ｒ、５１３Ｌ、５１３Ｒ  光電変換面
５０４Ｌ、５０４Ｒ、５１４Ｌ、５１４Ｒ  画素
５０５Ｌ、５０５Ｒ、５１５Ｌ、５１５Ｒ  光電変換領域
５０６Ｌ、５０６Ｒ、５１６Ｌ、５１６Ｒ  面積重心
５０７Ｌ、５０７Ｒ、５１７Ｌ、５１７Ｒ  画素中心
６００Ｌ、６００Ｒ、６１０Ｌ、６１０Ｒ  光軸
６０１Ｌ、６０１Ｒ、６１１Ｌ、６１１Ｒ  マイクロレンズ
６０２Ｌ、６０２Ｒ、６１２Ｌ、６１２Ｒ  遮光部材
６０２ＭＬ、６０２ＭＲ、６１２ＭＬ、６１２ＭＲ  遮光部材
６０３Ｌ、６０３Ｒ、６１３Ｌ、６１３Ｒ  光電変換面
６０４Ｌ、６０４Ｒ、６１４Ｌ、６１４Ｒ  画素
６０５Ｌ、６０５Ｒ、６１５Ｌ、６１５Ｒ  光電変換領域
６０６Ｌ、６０６Ｒ、６１６Ｌ、６１６Ｒ  面積重心
６０７Ｌ、６０７Ｒ、６１７Ｌ、６１７Ｒ  画素中心
６２２Ｌ、６２２Ｒ、６３２Ｌ、６３２Ｒ  遮光部材
６２２ＭＬ、６２２ＭＲ、６３２ＭＬ、６３２ＭＲ  遮光部材
６２３Ｌ、６２３Ｒ、６３３Ｌ、６３３Ｒ  光電変換面
６２４Ｌ、６２４Ｒ、６３４Ｌ、６３４Ｒ  画素
６２５Ｌ、６２５Ｒ、６３５Ｌ、６３５Ｒ  光電変換領域
６２６Ｌ、６２６Ｒ、６３６Ｌ、６３６Ｒ  面積重心
６２７Ｌ、６２７Ｒ、６３７Ｌ、６３７Ｒ  画素中心
７００    共通領域
９０１    撮影レンズ系
９０２    撮影レンズユニット
９０３    光軸
９０４    カメラ本体
９０５    撮像素子
９０６    処理装置
９０７    操作装置
９０８    表示装置
９０９    記憶装置
９１０    駆動装置
ｄｓ−ｎ  面積重心間距離
ｄｓ−ｗ  面積重心間距離
ｄｐ    画素ピッチ
【図１】
2011221290.tif 000003
【図２】
2011221290.tif 000004
【図３】
2011221290.tif 000005
【図４】
2011221290.tif 000006
【図５】
2011221290.tif 000007
【図６】
2011221290.tif 000008
【図７】
2011221290.tif 000009
【図８】
2011221290.tif 000010
【図９】
2011221290.tif 000011
【図１０】
2011221290.tif 000012
【図１１】
2011221290.tif 000013