(57)【要約】【課題】焦点検出画素を含む撮像素子を用いて、高精度の焦点検出および高品位の画像生成を両立させる撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置は、不感帯を有する複数の第１の画素、および、該不感帯を有しない第２の画素で構成された単位画素群を含む撮像素子と、少なくとも第２の画素からの画素データを用いて撮像信号を生成する第１の信号生成手段と、複数の第１の画素および第２の画素からの画素データを用いて焦点検出信号を生成する第２の信号生成手段と、焦点検出信号に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段とを有し、単位画素群に含まれる複数の第１の画素の数はＮ（Ｎ≧３）であり、複数の第１の画素のそれぞれは、Ｎ分割（Ｎ≧３）された互いに異なる一つの領域に不感帯を有する。【選択図】図３
2015060111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不感帯を有する複数の第１の画素、および、該不感帯を有しない第２の画素で構成された単位画素群を含む撮像素子と、
少なくとも前記第２の画素からの画素データを用いて撮像信号を生成する第１の信号生成手段と、
前記複数の第１の画素および前記第２の画素からの画素データを用いて焦点検出信号を生成する第２の信号生成手段と、
前記焦点検出信号に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段と、を有し、
前記単位画素群に含まれる前記複数の第１の画素の数はＮ（Ｎ≧３）であり、
前記複数の第１の画素のそれぞれは、Ｎ分割（Ｎ≧３）された互いに異なる一つの領域に前記不感帯を有する、ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記複数の第１の画素は焦点検出画素であり、前記第２の画素は撮像画素であ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】
前記複数の第１の画素および前記第２の画素は、互いに同一形状である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】
前記複数の第１の画素および前記第２の画素は、画素中心に対して対称形状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記対称形状は、円または正多角形であることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記対称形状は、楕円または多角形であり、かつ、瞳形状に対して対称であることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記第２の信号生成手段は、前記複数の第１の画素のそれぞれの画素データの合計Ｄ１ｎおよび前記第２の画素の画素データＤ２が、Ｄ１ｎ＝Ｄ２×（Ｎ−１）の関係を満たすか否かを判定す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２の信号生成手段は、前記関係を満たす場合、前記焦点検出信号を前記焦点検出手段に出力することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記第２の信号生成手段は、前記第２の画素の画素データから前記複数の第１の画素のそれぞれの画素データを減算して得られた複数の第１の信号を用いて、前記焦点検出信号を生成す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】
前記第２の信号生成手段は、前記複数の第１の信号のうち互いに異なる少なくとも二つの信号を加算することにより、前記焦点検出信号を生成することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記単位画素群に含まれる前記複数の第１の画素の数は４であり、
前記複数の第１の画素のそれぞれは、４分割された互いに異なる一つの１／４領域に前記不感帯を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１２】
レンズユニットと、
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の撮像装置と、を有することを特徴とする撮像システム。
【請求項１３】
不感帯を有する複数の第１の画素、および、該不感帯を有しない第２の画素で構成された単位画素群を含む撮像素子を備えた撮像装置の制御方法であって、
少なくとも前記第２の画素からの画素データを用いて撮像信号を生成するステップと、
前記複数の第１の画素および前記第２の画素からの画素データを用いて焦点検出信号を生成するステップと、
前記焦点検出信号に基づいて焦点検出を行うステップと、を有し、
前記単位画素群に含まれる前記複数の第１の画素の数はＮ（Ｎ≧３）であり、
前記複数の第１の画素のそれぞれは、Ｎ分割（Ｎ≧３）された互いに異なる一つの領域に前記不感帯を有する、ことを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項１４】
コンピュータに、請求項１３に記載の撮像装置の制御方法を実行させるように構成されていることを特徴とするプログラム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のプログラムを記憶していることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出画素を含む撮像素子を用いて位相差方式による焦点検出が可能な撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、焦点検出画素を含む撮像素子を用いて位相差方式による焦点検出が可能な撮像装置が知られている。特許文献１には、一部の画素のそれぞれを２分割した分割画素のうちいずれか一方を受光するようにフォトダイオードを配置することで、瞳分割機能を付与した撮像素子が開示されている。特許文献１の撮像素子は、これらの分割画素を焦点検出画素とし、焦点検出画素を撮像画素群の間に所定の間隔で配置することにより、位相差方式の焦点検出が可能となる。
【０００３】
特許文献２には、受光部の一画素を４象限に分割し、いずれかの一象限のみに受光部を配置して構成された焦点検出画素を含む撮像素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４７９７６０６号
【特許文献２】特開２００８−２９９１８４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１および特許文献２のように撮像素子に焦点検出画素を設けると、焦点検出の際には有効であるが、画像生成の際には欠陥（傷）画素と扱われる。特に、焦点検出画素の密度を高めて焦点検出性能を向上させようとすると、欠陥画素が多くなり、高品位の画像生成は難しい。また、周囲の撮像画素を用いて欠陥画素を補間しても、高品位の画像生成は困難な場合が多い。
【０００６】
そこで本発明は、焦点検出画素を含む撮像素子を用いて、高精度の焦点検出および高品位の画像生成を両立させる撮像装置、撮像システム、撮像装置の制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての撮像装置は、不感帯を有する複数の第１の画素、および、該不感帯を有しない第２の画素で構成された単位画素群を含む撮像素子と、少なくとも前記第２の画素からの画素データを用いて撮像信号を生成する第１の信号生成手段と、前記複数の第１の画素および前記第２の画素からの画素データを用いて焦点検出信号を生成する第２の信号生成手段と、前記焦点検出信号に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段とを有し、前記単位画素群に含まれる前記複数の第１の画素の数はＮ（Ｎ≧３）であり、前記複数の第１の画素のそれぞれは、Ｎ分割（Ｎ≧３）された互いに異なる一つの領域に前記不感帯を有する。
【０００８】
本発明の他の側面としての撮像システムは、レンズユニットと、前記撮像装置とを有する。
【０００９】
本発明の他の側面としての撮像装置の制御方法は、不感帯を有する複数の第１の画素、および、該不感帯を有しない第２の画素で構成された単位画素群を含む撮像素子を備えた撮像装置の制御方法であって、少なくとも前記第２の画素からの画素データを用いて撮像信号を生成するステップと、前記複数の第１の画素および前記第２の画素からの画素データを用いて焦点検出信号を生成するステップと、前記焦点検出信号に基づいて焦点検出を行うステップとを有し、前記単位画素群に含まれる前記複数の第１の画素の数はＮ（Ｎ≧３）であり、前記複数の第１の画素のそれぞれは、Ｎ分割（Ｎ≧３）された互いに異なる一つの領域に前記不感帯を有する。
【００１０】
本発明の他の側面としてのプログラムは、コンピュータに、前記撮像装置の制御方法を実行させる。
【００１１】
本発明の他の側面としての記憶媒体は、前記プログラムを記憶している。
【００１２】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、焦点検出画素を含む撮像素子を用いて、高精度の焦点検出および高品位の画像生成を両立させる撮像装置、撮像システム、撮像装置の制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】各実施例における撮像装置のブロック図である。
【図２】各実施例における撮像センサの構成図である。
【図３】実施例１における焦点検出信号生成回路による焦点検出信号の生成処理の説明図である。
【図４】実施例１における焦点検出信号の説明図である。
【図５】実施例２における焦点検出信号の説明図である。
【図６】実施例２における焦点検出信号生成回路による焦点検出信号の生成処理の説明図である。
【図７】実施例３における撮像センサの画素構成図である。
【図８】実施例３における撮像センサの画素配列図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【実施例１】
【００１６】
まず、図１を参照して、本発明の実施例１における撮像装置（撮像システム）の構成について説明する。図１は、撮像装置１０のブロック図である。
【００１７】
レンズユニット１００（撮影光学系）は、フォーカスレンズ、ズームレンズ、および、絞りなどを備えて構成される。撮像センサ１０１（撮像素子）は、ＣＭＯＳやＣＣＤなどを備えて構成され、レンズユニット１０１を介して得られた被写体像（光学像）を光電変換する。また撮像センサ１０１は、後述のように、マスク（不感帯）を有する複数の焦点検出画素（複数の第１の画素）、および、マスク（不感帯）を有しない撮像画素（第２の画素）で構成された基本画素群（単位画素群）を含む。
【００１８】
撮像信号生成回路１０２ａ（第１の信号生成手段）は、撮像センサ１０１の出力信号を用いて（少なくとも第２の画素からの画素データを用いて）撮像信号を生成する。信号処理回路１０４は、撮像信号生成回路１０２ａからの出力信号（撮像信号）に対して、複数のノイズ処理などを行う。画像処理回路１０５は、信号処理回路１０４からの出力信号を各種の画像フォーマットに変換する。画像メモリ１０７は、画像処理回路１０５で処理中の画像に関する信号を記憶する。記録回路１０６は、画像処理回路１０５により処理された画像を記録媒体（不図示）に記録する。
【００１９】
ＣＰＵ１０９（システムコントローラ）は、各種制御やレンズ駆動制御などを行う。またＣＰＵ１０９は、焦点検出信号に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段としても機能する。メモリ１０８は、ＣＰＵ１０９が実行するプログラムやデータを保持する。レンズ駆動回路１１０は、ＣＰＵ１０９の指令に基づいて、レンズユニット１００内のフォーカスレンズや絞りなどを駆動する。
【００２０】
焦点検出信号生成回路１０２ｂ（第２の信号生成手段）は、撮像センサ１０１からの出力信号を用いて（複数の第１の画素および第２の画素からの画素データを用いて）、位相差検出方式の焦点検出のための信号（焦点検出信号）を生成する。輝度評価回路１０３は、二像（一対）の焦点検出信号の輝度を評価する。ＣＰＵ１０９は、輝度評価回路１０３により評価された輝度に基づいて、位相差方式による焦点演算（焦点検出）を行う。
【００２１】
なお本実施例において、撮像装置１０は、レンズユニット１００と撮像センサ１０１などを備えた撮像装置本体とが一体的に構成されているが、これに限定されるものではない。本実施例は、撮像装置本体と、撮像装置本体に着脱可能なレンズユニット（撮影光学系）とを備えて構成される撮像システムにも適用可能である。
【００２２】
続いて、図２を参照して、本実施例における撮像センサ１０１（撮像素子）の構成について説明する。図２は、撮像センサ１０１の構成図である。撮像センサ１０１の全体（撮像素子全体２００）は、例えば、約２４ｍｍ×１４ｍｍのサイズであり、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の各画素は５μｍ角である。撮像素子全体２００の一部を切り出して拡大して示される画素２０１〜２１６のように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素が図示しないマイクロレンズとともにベイヤー配列型の撮像センサ１０１（撮像素子）を構成している。
【００２３】
画素２０１、２０３、２０９、２１１はＲ（赤色）画素である。画素２０６、２０８、２１４，２１６はＢ（青色）画素である。画素２０２、２０４、２０５、２０７、２１０、２１２、２１３、２１５はＧ（緑色）画素である。これらの画素のうち、画素２０２、２０４、２１０、２１２（焦点検出画素）は、フォトダイオードとマイクロレンズとの間の一部の領域にマスク（不感帯）が設けられている。この領域は、図２中において黒塗りで示される領域である。これらの画素は、それぞれ象限の異なる位置にマスクされており、それぞれ象限の異なる一部の方向からの入射光を遮られるように構成されている。図２に示されるように、画素２０２は第二象限がマスクされている。画素２０４は第三象限、画素２１０は第一象限、画素２１２は第四象限がそれぞれマスクされている。撮像素子全体２００は、この１６画素（画素群）を一セット（単位画素群）として繰り返し配置されている。
【００２４】
続いて、図３を参照して、焦点検出信号生成回路１０２ｂの処理について説明する。図３は、焦点検出信号（焦点検出画素データ）の生成処理の説明図である。図３（ａ）では、図２の画素配置と対比して、説明を簡略化するため、各画素信号（画素データ）を次のように定義する。すなわち、画素２０２に相当する第二象限がマスクされた画素信号（画素データ）を「Ａ」、画素２０４に相当する第三象限がマスクされた画素信号（画素データ）を「Ｂ」と定義する。また、画素２１０に相当する第一象限がマスクされた画素信号（画素データ）を「Ｄ」、画素２１２に相当する第四象限がマスクされた画素信号（画素データ）を「Ｃ」とする。また、画素２０２、２０４、２１０、２１２の内側に配置されている（画素２０２、２１２、または、画素２０４、２１０の間に挟まれている）画素２０７に相当するマスクされていない画素信号（画素データ）を「Ｅ」とする。
【００２５】
まず焦点検出信号生成回路１０２ｂは、これらの画素信号（画素データ）に基づいて、以下の式（１ａ）〜（１ｂ）で表される演算を実行する。
【００２６】
Ｅ−Ａ＝Ａ’  …  （１ａ）
Ｅ−Ｂ＝Ｂ’  …  （１ｂ）
Ｅ−Ｃ＝Ｃ’  …  （１ｃ）
Ｅ−Ｄ＝Ｄ’  …  （１ｄ）
図３（ｂ）は、式（１ａ）〜（１ｄ）の演算で得られた画素信号Ａ’〜Ｄ’（画素データ）のデータイメージを示している。すなわち、画素信号Ａ’は、第二象限の画像データである。画素信号Ｂ’は、第三象限の画像データである。画素信号Ｃ’は、第四象限の画像データである。画素信号Ｄ’は、第一象限の画像データである。ただしその前提として、以下の式（２）を満たす必要がある。
【００２７】
Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ≒３×Ｅ  …  （２）
また本実施例において、画素信号Ｅに代えて、画素信号Ｅ’または画素信号Ｅ”を用いてもよい。図３（ａ）に示されるように、画素信号Ｅ’または画素信号Ｅ”は、隣接する同色画素データである。また、画素信号Ｂ’や画素信号Ｃ’を計算する場合の画素信号Ｅとして、画素信号Ｅに代えて画素信号Ｅ＋Ｅ”の平均値を用いてもよい。これにより、画素信号Ｂ、Ｃのそれぞれの画素データの位置と略水平方向に同一の位置のサンプル（信号）を生成することが可能である。同様に、画素信号Ａ、Ｄの画素データを用いて画素信号Ａ’、Ｄ’を計算する際には、画素信号Ｅに代えて画素信号Ｅ＋Ｅ’の平均値を用いてもよい。
【００２８】
次に、焦点検出信号生成回路１０２ｂは、式（１ａ）〜（１ｄ）の演算により算出された信号Ａ’〜Ｄ’を用いて、以下の式（３ａ）〜（３ｄ）で表されるように、画素信号Ｄｆ、Ｕｆ、Ｒｆ、Ｌｆ（焦点検出信号）を生成する。
【００２９】
Ａ’＋Ｂ’＝Ｄｆ  …  （３ａ）
Ｃ’＋Ｄ’＝Ｕｆ  …  （３ｂ）
Ａ’＋Ｄ’＝Ｒｆ  …  （３ｃ）
Ｃ’＋Ｂ’＝Ｌｆ  …  （３ｄ）
図３（ｃ）は、画素信号Ｄｆ、Ｕｆ、Ｒｆ、Ｌｆ（画素データ）のデータイメージを示している。すなわち、画素信号Ａ’と画素信号Ｂ’とを加算して得られる画素信号Ｄｆは、一画素中の下半分を露光した場合の画素信号（画素データ）に相当する。また、画素信号Ｃ’と画素信号Ｄ’とを加算して得られる画素信号Ｕｆは、一画素中の上半分を露光した場合の画素信号（画素データ）に相当する。同様に、画素信号Ａ’と画素信号Ｃ’とを加算して得られる画素信号Ｒｆは、一画素中の右半分を露光した場合の画素信号（画素データ）に相当する。また、画素信号Ｃ’と画素信号Ｂ’とを加算して得られる画素信号Ｌｆは、一画素中の左半分を露光した場合の画素信号（画素データ）に相当する。
【００３０】
画素信号Ｄｆ、Ｕｆを一組として横線検出用の縦目となり、画素信号Ｒｆ、Ｌｆを一組として縦線検出用の横目となる。このように焦点検出信号生成回路１０２ｂは、１６画素の基本画素群（単位画素群）に対して前述の処理を行う。すなわち焦点検出信号生成回路１０２ｂは、基本画素群（１６画素）を用いて、位相差検出用の四つの画素データ（縦目と横目で２つずつ）を生成する。本実施例では、撮像センサ１０１上には、この基本画素群が配列されており、このような基本画素群を配列することにより、位相差検出に用いられる画像データ（焦点検出信号）が生成される。
【００３１】
図４は、焦点検出信号（焦点検出画素データ）の説明図である。図４において、４０１〜４２５は、基本画素群（単位画素群）に付された連番である。図４は、画角の一部であり、Ｒ、Ｇ、Ｂを独立で考えた単位の画素数では水平垂直とも１６画素、基本画素群の単位では概ね水平垂直で４×４の数の範囲を示している。図３を参照して説明したように、基本画素群４０１から、それぞれ、画素信号Ｕｆ、Ｄｆ、Ｒｆ、Ｌｆ（四つの焦点検出信号、すなわち焦点検出画素データ）が生成される。
【００３２】
ここで、基本画素群４０１から生成された画素信号をそれぞれ、Ｕｆ（０１）、Ｄｆ（０１）、Ｒｆ（０１）、Ｌｆ（０１）とする。このとき、基本画素群４０２〜４２５に対して、画素信号Ｕｆ（０２）〜Ｕｆ（２５）、Ｄｆ（０２）〜Ｄｆ（２５）、Ｒｆ（０２）〜Ｒｆ（２５）、Ｌｆ（０２）〜Ｌｆ（２５）が生成される。これらの画素信号を、垂直方向および水平方向にそれぞれ配列することにより、それぞれのラインにおける位相差方式による焦点検出用のラインデータが得られる。
【００３３】
図４において、画素信号Ｕｆ（０１）、Ｕｆ（０８）、Ｕｆ（１５）、Ｕｆ（２２）、…は、ラインＶ１（Ｌｉｎｅ  Ｖ１）の焦点検出用のラインＵ像である。画素信号Ｄｆ（０１）、Ｄｆ（０８）、Ｄｆ（１５）、Ｄｆ（２２）、…は、ラインＶ１の焦点検出用のラインＤ像である。ＣＰＵ１０９は、Ｕ像とＤ像との相関演算を行って位相差情報を求めることにより、ラインＶ１にかかる横線に対する焦点情報を得る。同様に、画素信号Ｕｆ（０５）、Ｕｆ（１２）、Ｕｆ（１９）、…は、ラインＶ２（Ｌｉｎｅ  Ｖ２）の焦点検出用のラインＵ像である。画素信号Ｄｆ（０５）、Ｄｆ（１２）、Ｄｆ（１９）、…は、ラインＶ２の焦点検出用のラインＤ像である。ＣＰＵ１０９は、Ｕ像とＤ像との相関演算を行って位相差情報を求めることにより、ラインＶ２にかかる横線に対する焦点情報を得る。以下同様に、ＣＰＵ１０９は、ラインＶ３〜Ｖｎの横線に対する焦点情報を得ることができる。また図４に示されるように、本実施例において、ラインＶ１とラインＶ２は、それらのサンプリング位置が互いに半位相ずれた位置に配置されている。これにより、サンプリング密度が仮想的に向上し、高精度な焦点検出が可能となる。
【００３４】
また、画素信号Ｌｆ（０１）、Ｌｆ（０２）、Ｌｆ（０３）、Ｌｆ（０４）、…は、ラインＨ１（Ｌｉｎｅ  Ｈ１）の焦点検出用のラインＬ像である。画素信号Ｒｆ（０１）、Ｒｆ（０２）、Ｒｆ（０３）、Ｒｆ（０４）、…は、ラインＨ１の焦点検出用のラインＲ像である。ＣＰＵ１０９は、Ｌ像とＲ像との相関演算を行って位相差情報を求めることにより、ラインＨ１にかかる縦線に対する焦点情報を得る。同様に、画素信号Ｌｆ（０５）、Ｌｆ（０６）、Ｌｆ（０７）、Ｌｆ（０８）、…は、ラインＨ２（Ｌｉｎｅ  Ｈ２）の焦点検出用のラインＬ像である。画素信号Ｒｆ（０５）、Ｒｆ（０６）、Ｒｆ（０７）、Ｒｆ（０８）、…は、ラインＨ２の焦点検出用のラインＲ像である。ＣＰＵ１０９は、Ｌ像とＲ像との相関演算を行って位相差情報を求めることにより、ラインＨ２における縦線に対する焦点情報を得る。以下同様に、ＣＰＵ１０９は、ラインＨ３〜Ｈｎの縦線に対する焦点情報を得ることができる。また図４に示されるように、本実施例において、ラインＨ１とラインＨ２は、それらのサンプリング位置が互いに半位相ずれた位置に配置されている。これにより、サンプリング密度が仮想的に向上し、高精度な焦点検出が可能となる。
【００３５】
続いて、撮像信号生成回路１０２ａの処理について説明する。図２において、例えば画素２０４は第三象限の情報が欠落しており、このままではマスクされていない画素２０７との感度差が生じ、あたかも斑点のような点がある撮影画像が形成されてしまう。このため、何らかの補正処理が必要となる。そこで、画素２０４の補正後の画素信号をＣＯＲ（２０４）とする場合、撮像信号生成回路１０２は、以下の式（４ａ）〜（４ｄ）で表されるような補正を行う。ここで、図３を参照して説明した画素信号（画素データ）をＡ〜Ｅのように表す。
【００３６】
ＣＯＲ（２０４）＝Ｂ＋（Ａ＋Ｃ＋Ｄ−２×Ｅ）  …  （４ａ）
ＣＯＲ（２０２）＝Ａ＋（Ｂ＋Ｃ＋Ｄ−２×Ｅ）  …  （４ｂ）
ＣＯＲ（２１０）＝Ｄ＋（Ａ＋Ｂ＋Ｃ−２×Ｅ）  …  （４ｃ）
ＣＯＲ（２１２）＝Ｃ＋（Ａ＋Ｂ＋Ｄ−２×Ｅ）  …  （４ｄ）
これにより、欠落した情報に近い情報を用いて補正が行われる。ただし、補正方法もこれに限定されるものではない。例えば単純に、以下の式（５）で表されるように補正を行うことができる。
【００３７】
ＣＯＲ（２０４）＝（Ｂ×４）÷３  …  （５）
または、以下の式（６）で表されるように補正を行ってもよい。
【００３８】
ＣＯＲ（２０４）＝Ｂ＋（（Ａ＋Ｃ＋Ｄ−２×Ｅ）÷２）＋（Ｂ÷６）  …  （６）
本実施例において、撮像センサ１０１の単位画素群に含まれる複数の第１の画素（焦点検出画素）の数Ｎは４であるとして説明したが、これに限定されるものではない。複数の第１の画素の数Ｎは３以上（Ｎ≧３）であれば、本実施例を適用して本実施例と同様の効果を得ることができる。そして本実施例において、複数の第１の画素のそれぞれは、Ｎ分割（Ｎ≧３）された互いに異なる一つの領域にマスク（不感帯）を有する。なお本実施例の具体例では、複数の第１の画素の数は４であり、複数の第１の画素のそれぞれは、４分割された互いに異なる一つの１／４領域にマスク（不感帯）を有する場合を説明している。
【００３９】
好ましくは、焦点検出信号生成回路１０２ｂは、複数の第１の画素のそれぞれの画素データの合計Ｄ１ｎおよび第２の画素の画素データＤ２が、Ｄ１ｎ＝Ｄ２×（Ｎ−１）の関係を満たすか否かを判定する。なお、この判定は、厳密に等しくなることだけでなく、実質的に等しいと評価される場合（略等しい場合）、すなわち、Ｄ１ｎ≒Ｄ２×（Ｎ−１）が成立するか否かにより行うこともできる。このとき、所定の閾値を設定すればよい。より好ましくは、焦点検出信号生成回路１０２ｂは、この関係を満たす場合、焦点検出信号をＣＰＵ１０９（焦点検出手段）に出力する。
【００４０】
また好ましくは、焦点検出信号生成回路１０２ｂは、第２の画素の画素データ（画素信号Ｅ）から複数の第１の画素（画素信号Ａ〜Ｄ）のそれぞれの画素データを減算して得られた複数の第１の信号（画素信号Ａ’〜Ｄ’）を用いて焦点検出信号を生成する。より好ましくは、焦点検出信号生成回路１０２ｂは、複数の第１の信号（画素信号Ａ’〜Ｄ’）のうち互いに異なる少なくとも二つの信号（画素信号Ａ’〜Ｄ’のうち互いに異なる二つの画素信号）を加算することにより、焦点検出信号を生成する。
【実施例２】
【００４１】
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例では、実施例１に対してさらに高密度化した画素配置による焦点検出画素を含む撮像センサ１０１（撮像素子）の構成について説明する。
【００４２】
図５は、本実施例における焦点検出信号（焦点検出画素データ）の説明図である。図５は、撮像素子全体のうち一部領域を切り出したものであり、実施例１で説明した図４に相当する。また、図２を参照して説明したように、黒領域はマスク領域であり、点線マス目状の角はそれぞれ撮像センサ１０１の一画素である。本実施例の撮像センサは、全ラインでマスクされた画素が配置されている点で、マスクのないラインとマスクのあるラインとが交互に配置されている実施例１の撮像センサとは異なる。図５において、５０１〜５０３で示される円は、それぞれ基本画素群（単位画素群）を示している。
【００４３】
続いて、図６を参照して、本実施例における焦点検出信号生成回路１０２ｂの処理について説明する。図６は、焦点検出信号（焦点検出画素データ）の生成処理の説明図である。基本画素群５０１〜５０３のそれぞれの画素信号のうちマスクされた信号を、図６に示されるように、それぞれＡ〜Ｄとする。まず焦点検出信号生成回路１０２ｂは、画素信号Ｅは、以下の式（７）で表されるように算出する。
【００４４】
Ｅ＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）÷３  …  （７）
次に、焦点検出信号生成回路１０２ｂは、各象限の信号を式（７）で算出された画素信号Ｅを用いて、画素信号Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’を以下の式（８ａ）〜（８ｄ）のように求める。
【００４５】
Ｅ−Ａ＝Ａ’  …  （８ａ）
Ｅ−Ｂ＝Ｂ’    …  （８ｂ）
Ｅ−Ｃ＝Ｃ’  …  （８ｃ）
Ｅ−Ｄ＝Ｄ’  …  （８ｄ）
なお、以降の処理は実施例１と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【実施例３】
【００４６】
次に、図７および図８を参照して、本発明の実施例３について説明する。図７は、本実施例における撮像センサの画素構成図である。図８は、本実施例における撮像センサの画素配列図である。
【００４７】
実施例１および実施例２では、一画素におけるマスクされた領域（マスク領域）は、正方画素を正方に等分した領域である。一方、本実施例では、図７（ａ）に示されるように、マスク領域は、一画素（西方画素）において対角線を引いた場合の三角形状（図７（ａ）中の黒色部分）に構成されている。マスク領域は、光軸に対して対称に構成されていればよいため、図７（ａ）に示されるような構成を採用することもできる。
【００４８】
図７（ｂ）は、実施例１に示されるマスク領域をさらに対角で半分にした構成例である。マスク領域は、一画素の全領域の８分の１になっており、開口率が高く、焦点検出画素としてのサンプリング能力がやや落ちるが、撮像画素としての感度が高くなり、画素キズが目立ちにくい。実施例１および実施例２に示されるように、この構成は、８画素または９画素を基本画素群（単位画素群）とすれば成り立つ。図７（ｃ）は、実施例１に示されるマスク領域を半分にした構成の別形態である。マスク領域は、一画素の全領域の８分の１になっており、開口率が高く、焦点検出画素としてのサンプリング能力がやや落ちるが、撮像画素としての感度が高くなり、画素キズが目立ちにくい。この構成は、図７（ｂ）の構成と同様に、８画素または９画素を基本画素群とすれば成り立つ。
【００４９】
また本実施例において、図８に示されるような画素配列を採用することもできる。画素配列は、ベイヤー配列に限定されるものではなく、円や多角形などの画素を用いることもできる。図８（ａ）は、六角形の画素が配列された構成であり、マスク領域はそれぞれ６分の１の領域で互いに異なる位置となっている。図８（ｂ）も六角形の画素が配列された構成であり、マスク領域はそれぞれ３分の１の領域で互いに異なる位置となっている。本実施例の画素構成および画素配列であっても、実施例１で説明した計算式を適用して焦点検出信号を生成することが可能である。
【００５０】
各実施例において、好ましくは、複数の第１の画素および第２の画素は、互いに同一形状である。また好ましくは、複数の第１の画素および第２の画素は、画素中心に対して対称形状である。より好ましくは、対称形状は、円または正多角形である。また好ましくは、対称形状は、楕円または多角形であり、かつ、瞳形状に対して対称である。
【００５１】
［その他の実施形態］
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。すなわち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウエア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。この場合、撮像装置の制御方法の手順が記述されたコンピュータで実行可能なプログラムおよびそのプログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成する。
【００５２】
各実施例によれば、焦点検出画素を撮像画素として用いる場合において多くの情報量が得られるため、撮影画像のキズを目立たなくすることができる。また、焦点検出画素を撮像画素として用いることにより、焦点検出画素の高密度化が可能であり、焦点検出性能も向上する。このため各実施例によれば、焦点検出画素を含む撮像素子を用いて、高精度の焦点検出および高品位の画像生成を両立させる撮像装置、撮像システム、撮像装置の制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供することができる。
【００５３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  撮像装置
１０１  撮像センサ
１０２ａ  焦点検出信号生成回路
１０２ｂ  撮像信号生成回路
１０９  ＣＰＵ
【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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