(57)【要約】【課題】位相差画素を備えた撮像素子を有し、より効率的に製造可能な構成の撮像装置を提供する。【解決手段】被写体からの第１光束を複数の第２光束に分離するプリズム３００と、第２光束の各々に対応して配置された撮像センサＲ４０１、Ｇ４０２、Ｂ４０３と、これらの撮像センサが生成した各出力画像信号に基づいて画像データを生成する画像生成部５０１と、これらの撮像センサが生成した各焦点検出画像信号に基づいて合焦動作を実行する合焦制御部５０２と、を備える。撮像センサの各々は、複数の撮像画素と、特定のパターンで配置される複数の位相差画素と、を有する。撮像センサＧ４０２の被写体像に対する配置は、撮像センサＲ４０１の被写体像に対する配置とは異なっている。また、特定のパターンとは、撮像センサＧ４０２の位相差画素の位置が、撮像センサＲ４０１の位相差画素の位置と重複しないようなパターンである。【選択図】図４
2015004949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系で集光された被写体からの第１光束を複数の第２光束に分離する分光部と、
前記複数の第２光束の各々に対応して配置された複数の撮像センサと、
前記複数の撮像センサが生成した各画像信号に基づいて画像データを生成する生成部と、
前記複数の撮像センサが生成した各合焦情報に基づいて前記光学系の合焦動作を実行する合焦制御部と、
を備え、
前記複数の撮像センサの各々は、
撮像面上に配置され前記第２光束による被写体像を撮像して画像信号を生成可能な複数の撮像画素と、
前記撮像面上に特定のパターンで配置され前記被写体に対する前記光学系の合焦状態に関する合焦情報を生成可能な複数の合焦検出画素と、
を有し、
前記複数の撮像センサのうちの１つである第１撮像センサの前記被写体像に対する配置は、前記複数の撮像センサのうち他の１つである第２撮像センサの前記被写体像に対する配置とは異なっており、
前記特定のパターンは、前記第１撮像センサの合焦検出画素の前記被写体像に対する位置が、前記第２撮像センサの合焦検出画素の前記被写体像に対する位置と重複しない、
撮像装置。
【請求項２】
前記第１撮像センサの前記被写体像に対する相対的な配置は、前記第２撮像センサの前記被写体像に対する相対的な配置に対して所定角度回転したものである、
請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記生成部は、前記第２撮像センサが生成する画像信号の読み出し順序とは異なる順序で、前記第１撮像センサが生成する画像信号を読み出す、
請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記生成部は、前記第１撮像センサから読み出した画像信号が示す画像の向きと前記第２撮像センサから読み出した画像信号が示す画像の向きとが同じになるように、前記第２撮像センサが生成する画像信号の読み出し順序とは異なる順序で、前記第１撮像センサが生成する画像信号を読み出す、
請求項３記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第１撮像センサの前記被写体像に対する相対的な配置は、前記第２撮像センサの前記被写体像に対する相対的な配置に対して所定量だけ平行移動したものである、
請求項１記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、複数の撮像素子を有する多板式の撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、３つの撮像素子により被写体像を撮像する、３板式の撮像装置を開示する。この撮像装置はレンズ交換式の撮像装置であり、交換レンズが交換された際の収差の発生を軽減させることを目的とする。
【０００３】
特許文献２は、２板式の撮像装置を開示する。この撮像装置は、撮像画素と合焦検出画素（位相差画素）とを有する撮像素子を複数備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−８４１７７号公報
【特許文献２】特開２００８−１７７９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、合焦検出画素を備えた撮像素子を有し、より効率的に製造可能な構成の撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示における撮像装置は、光学系で集光された被写体からの第１光束を複数の第２光束に分離する分光部と、複数の第２光束の各々に対応して配置された複数の撮像センサと、複数の撮像センサが生成した各画像信号に基づいて画像データを生成する生成部と、複数の撮像センサが生成した各合焦情報に基づいて光学系の合焦動作を実行する合焦制御部と、を備える。複数の撮像センサの各々は、撮像面上に配置され第２光束による被写体像を撮像して画像信号を生成可能な複数の撮像画素と、撮像面上に特定のパターンで配置され被写体に対する光学系の合焦状態に関する合焦情報を生成可能な複数の合焦検出画素と、を有する。複数の撮像センサのうちの１つである第１撮像センサの被写体像に対する配置は、複数の撮像センサのうち他の１つである第２撮像センサの被写体像に対する配置とは異なっている。特定のパターンは、第１撮像センサの合焦検出画素の被写体像に対する位置が、第２撮像センサの合焦検出画素の被写体像に対する位置と重複しない。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、合焦検出画素を備えた撮像素子を有する多板式の撮像装置を、より効率的に製造可能な構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１におけるデジタルカメラの構成を示すブロック図
【図２】実施の形態１における撮像センサの画素配置パターンを示す図
【図３】実施の形態１における撮像センサの配置の向きを示す図
【図４】実施の形態１における撮像センサの配置の向きを示す図
【図５】実施の形態１における動画像記録処理を説明するためのフローチャート
【図６】実施の形態１におけるＡＦ処理を説明するためのフローチャート
【図７】実施の形態１における画像マッチング処理を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１０】
なお、発明者（ら）は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１１】
（実施の形態１）
以下、図１〜７を用いて、実施の形態１を説明する。
【００１２】
〔１．デジタルカメラの構成〕
図１は、デジタルカメラ９００の構成を示すブロック図である。デジタルカメラ９００は、レンズ系１００、アクチュエーター２００、プリズム３００、撮像センサＲ４０１、撮像センサＧ４０２、撮像センサＢ４０３、コントローラー５００、モニター６００、メモリーカードインターフェース（Ｉ／Ｆ）７００、および、電源インターフェース（Ｉ／Ｆ）８００を備える。
【００１３】
レンズ系１００は、被写体からの光束を、プリズム３００を経由して各撮像センサの撮像面に被写体像として結像させる。レンズ系１００は、ズームレンズ、フォーカスレンズ、および固定レンズ等を備える。レンズ系１００により集光された光束は、プリズム３００に入射する。レンズ系１００は、光学系の一例である。被写体からの光束は、第１光束の一例である。
【００１４】
プリズム３００は、入射した光束を、光束の波長に応じて複数の光束に分離する。プリズム３００はダイクロイックプリズムであり、入射した光束を赤色光、緑色光および青色光の光束に分離して出射する。プリズム３００は、分光部の一例である。赤色光、緑色光および青色光の光束は、第２光束の一例である。
【００１５】
撮像センサＲ４０１は、プリズム３００の出射側の、赤色光の光軸上に配置される。撮像センサＧ４０２は、プリズム３００の出射側の、緑色光の光軸上に配置される。撮像センサＢ４０３は、プリズム３００の出射側の、青色光の光軸上に配置される。３つの撮像センサは、プリズム３００の後段に、被写体からの光学的な距離が互いに等価となるような位置に配置される。撮像センサＧ４０２は、第１撮像センサの一例である。撮像センサＲ４０１および撮像センサＢ４０３は、第２撮像センサの一例である。
【００１６】
プリズム３００により分離された赤色光は、撮像センサＲ４０１に入射する。撮像センサＲ４０１は、受光した赤色光を出力画像信号および焦点検出画像信号に変換する。出力画像信号は、主に記録用または表示用の画像信号である。焦点検出画像信号は、レンズ系１００の合焦状態に関する情報を含む画像信号である。焦点検出画像信号は、主に合焦制御用の画像信号である。焦点検出画像信号は、合焦情報の一例である。撮像センサＲ４０１は、変換した各画像信号をコントローラー５００に出力する。
【００１７】
プリズム３００により分離された緑色光は、撮像センサＧ４０２に入射する。撮像センサＧ４０２は、受光した緑色光を出力画像信号および焦点検出画像信号に変換する。撮像センサＧ４０２は、変換した各画像信号をコントローラー５００に出力する。
【００１８】
プリズム３００により分離された青色光は、撮像センサＢ４０３に入射する。撮像センサＢ４０３は、受光した青色光を出力画像信号および焦点検出画像信号に変換する。撮像センサＢ４０３は、変換した各画像信号をコントローラー５００に出力する。
【００１９】
撮像センサＲ４０１、撮像センサＧ４０２、および撮像センサＢ４０３は、物理的構成に関しては同一であるが、プリズム３００に対する配置のされ方が異なる。撮像センサ自体の構成と、プリズム３００に対する配置とに関する詳細については後述する。
【００２０】
コントローラー５００は、デジタルカメラ９００全体を制御する。コントローラー５００は、プログラムを実行可能なマイクロコンピュータとして構成されてもよいし、論理回路により構成されてもよいし、これらを兼ね備えていてもよい。また、コントローラー５００は、画像生成部５０１および合焦制御部５０２を備えている。画像生成部５０１および合焦制御部５０２は、例えばコントローラー５００が各々に対応するプログラムを実行することにより構成可能である。
【００２１】
画像生成部５０１は、撮像センサＲ４０１、撮像センサＧ４０２、および撮像センサＢ４０３から取得した出力画像信号に基づいて、動画像データを生成する。コントローラー５００は、動画像データをモニター６００に表示させることが可能である。また、コントローラー５００は、メモリーカードＩ／Ｆ７００に接続されたメモリーカード７０１に対して動画像データを記録および読み出しを行うことが可能である。
【００２２】
合焦制御部５０２は、焦点検出画像信号に基づいてレンズ系１００の合焦動作を実行する。合焦制御部５０２は、撮像センサＲ４０１、撮像センサＧ４０２、および撮像センサＢ４０３から取得した焦点検出画像信号を用いて、合焦動作に必要な指令値を算出する。合焦制御部５０２は、算出した指令値をアクチュエーター２００に出力する。
【００２３】
アクチュエーター２００は、合焦制御部５０２から取得した指令値に基づいて、レンズ系１００のフォーカスレンズを駆動する。このようにデジタルカメラ９００は、合焦制御部５０２によりオートフォーカス（Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ：ＡＦ）処理を行うことが可能である。
【００２４】
電源Ｉ／Ｆ８００は、接続された電池８０１からの電力を、コントローラー５００に供給する。コントローラー５００は、この電力を各部に供給する。デジタルカメラ９００全体は、電池８０１から供給される電力により動作する。
【００２５】
〔２．撮像センサの構成〕
撮像センサＲ４０１、撮像センサＧ４０２、および撮像センサＢ４０３は、上述したように同一の物理的構成を有する撮像センサである。そこで、これらの撮像センサを総称して撮像センサ４００と呼ぶ。以下、撮像センサ４００の構成について説明する。
【００２６】
〔２．１  撮像センサの画素配置〕
図２は、撮像センサ４００の画素配置パターンを模式的に示す図である。撮像センサ４００の撮像面上には、複数の受光センサが２次元状に配置されている。より具体的には、撮像センサ４００の撮像面上には、縦Ｍ画素、横Ｎ画素、合計Ｍ×Ｎ画素の受光センサが配置されている。受光センサには、撮像画素４００ａと、画素のうち向かって右半分が遮蔽された位相差画素４００ｂと、左半分が遮蔽された位相差画素４００ｃと、が含まれる。撮像画素４００ａは、受光センサのうちの主たる画素である。撮像画素４００ａは、被写体像を撮像し、出力画像信号を生成可能である。位相差画素４００ｂおよび位相差画素４００ｃは、同数ずつが、撮像画素４００ａの配列の中に離散して特定のパターンで配置される。１つの位相差画素４００ｂと１つの位相差画素４００ｃとの組が、撮像面上で互いに近傍に配置される。位相差画素４００ｂと位相差画素４００ｃとは各々、被写体像を撮像し、焦点検出画像信号を出力可能である。なお、後の説明のため、図において撮像センサ４００の左上端の１画素の位置を基準位置４００ｒとする。また、撮像センサ４００の短辺方向において基準位置４００ｒに近づく向きをＡ方向、遠ざかる方向をＢ方向とする。これは、撮像センサ４００の配置の向きをより明確にするためである。
【００２７】
〔２．２  撮像センサの相対的な配置〕
図３および図４は、デジタルカメラ９００における、各撮像センサの配置の向きを示す図である。図３は、各撮像センサの被写体像に対する相対的な配置の様子を模式的に示した図である。デジタルカメラ９００が被写体１０００を撮像した際に、撮像センサＲ４０１、撮像センサＧ４０２および撮像センサＢ４０３が撮像する被写体像をそれぞれ被写体像１００１、被写体像１００２および被写体像１００３とする。
【００２８】
被写体１０００からの光束は、プリズム３００により３つの光束に分離される。分離された各光束による被写体像１００１、被写体像１００２、被写体像１００３は、上下方向が図に示すような向きとなるように対応する撮像センサに結像する。撮像センサＲ４０１は、被写体像の上方向がＡ方向と一致するような向きに配置される。撮像センサＢ４０３も同様に、被写体像の上方向がＡ方向と一致するような向きに配置される。
【００２９】
一方、撮像センサＧ４０２については、被写体像１００２の上方向がＢ方向と一致するような向きに配置される。すなわち、撮像センサＧ４０２の被写体像１００２に対する相対的な配置は、撮像センサＲ４０１（または撮像センサＢ４０３）の被写体像１００１（または被写体像１００３）に対する相対的な配置とは異なっている。より具体的には、撮像センサＧ４０２の被写体像１００２に対する相対的な配置は、撮像センサＲ４０１（または撮像センサＢ４０３）の被写体像１００１（または被写体像１００３）に対する相対的な配置に対して、光軸を中心に１８０度回転したものとなっている。
【００３０】
図４は、各撮像センサの被写体像に対する相対的な配置の様子を、画素配置の関係がより明確になるように示した図である。図は、上方向が被写体像の上方向と一致するように各撮像センサを並べて示している。撮像画素４００ａが、各撮像センサにおける撮像画素４０１ａ、撮像画素４０２ａおよび撮像画素４０３ａに対応している。基準位置４００ｒが、各撮像センサにおける基準位置４０１ｒ、基準位置４０２ｒおよび基準位置４０３ｒに対応している。
【００３１】
また、位相差画素４００ｂが、位相差画素４０１ｂ、位相差画素４０２ｃおよび位相差画素４０３ｂに対応している。位相差画素４００ｃが、各撮像センサにおける位相差画素４０１ｃ、位相差画素４０２ｂおよび位相差画素４０３ｃに対応している。以下、この対応について説明する。
【００３２】
撮像センサ４００として説明した際の位相差画素４００ｂ（右半分が遮蔽されている）は、１８０度回転して配置された撮像センサＧ４０２においては被写体側から見て左半分が遮蔽されていることになる。したがって、位相差画素４００ｂが、撮像センサＧ４０２における位相差画素４０２ｃ（左半分が遮蔽されている）に対応することになる。同様に、位相差画素４００ｃが、撮像センサＧ４０２における位相差画素４０２ｂ（右半分が遮蔽されている）に対応することになる。
【００３３】
また、本実施の形態のデジタルカメラ９００においては、撮像センサＲ４０１（または撮像センサＢ４０３）と撮像センサＧ４０２とは、互いに位相差画素の配置が重複しないような配置パターンとなっている。以下、この配置パターンについて説明する。
【００３４】
上述したように、撮像センサＧ４０２は、他の２つの撮像センサに対して１８０度回転して配置されている。このため、撮像センサＧ４０２は他の撮像センサに対して、基準位置、撮像画素および位相差画素の配置が１８０度回転している。そして、撮像センサＧ４０２の位相差画素が配置される位置は、撮像センサＲ４０１（または撮像センサＢ４０３）の位相差画素が配置される位置とは重複しないようになっている。つまり撮像センサ４００の位相差画素は、位相差画素の被写体像に対する位置が、１８０度回転した撮像センサ４００の位相差画素の位置と重複しないような配置パターンで、配置されている。
【００３５】
そのため、撮像センサＲ４０１（または撮像センサＢ４０３）と撮像センサＧ４０２とで欠陥画素の位置が異なるようになる。よって、画像生成部５０１が動画像データを生成する際に、より高画質の動画像を生成できるようになる。
【００３６】
より具体的に説明する。位相差画素は、例えば、一つの画素の半分を遮蔽することにより、実現できる。したがって、コントローラー５００は、位相差画素を欠陥画素として認識し、その位置の画像信号を、他の撮像画素からの画像信号を用いた補間により生成することになる。撮像センサＲ４０１、撮像センサＧ４０２および撮像センサＢ４０３の位相差画素が同じ位置に配置された場合、補間される欠陥画素の位置も同じになる。したがって、出力画像信号中の特定の箇所が補間されるようになる。これでは、欠陥画素が補われる位置が集中してしまい、画質劣化が目立つようになってしまう。それに対して、本実施の形態では、撮像センサＲ４０１（または撮像センサＢ４０３）と撮像センサＧ４０２の位相差画素の位置が異なる。そのため、同じ位置の欠陥画素を補間するということを抑制できる。よって、画質劣化を抑えることができる。
【００３７】
また、撮像センサＲ４０１、撮像センサＧ４０２および撮像センサＢ４０３の全ての撮像センサに位相差画素を配置しているので、より精度の高い合焦動作を実現できる。合焦動作の内容については後述する。
【００３８】
〔３．動画像記録処理〕
図５は、動画像記録処理のフローチャートである。撮影者がデジタルカメラ９００のレリーズ釦（図示せず）を押すと、画像生成部５０１は、動画像の記録処理を開始する。画像生成部５０１は、撮像センサＲ４０１、撮像センサＧ４０２および撮像センサＢ４０３からの出力画像信号を読み出す（Ｔ１）。ここで、実施の形態１では、撮像センサＧ４０２を、撮像センサＲ４０１と撮像センサＢ４０３に対して１８０度回転して配置している。したがって、画像生成部５０１は、撮像センサＧ４０２に対する読み出し制御を、撮像センサＲ４０１、撮像センサＢ４０３と異なるようにする。つまり、画像生成部５０１は、撮像センサＲ４０１および撮像センサＢ４０３に対して、基準位置４０１ｒおよび基準位置４０３ｒ、すなわち１行１列目の画素からラスター順に読み出し指示を出す。一方、画像生成部５０１は、撮像センサＧ４０２に対しては、基準位置４０２ｒに対する対角の位置に相当するＭ行Ｎ列目の画素から逆のラスター順に読み出し指示を出す。このように読み出すことで、各撮像センサから読み出した出力画像信号の向きが同じになる。より詳細には、出力画像信号が示す画像に含まれる被写体の向きが同じ向きとなる。このため、画像の向きが同じになるように画像の回転処理を後で行う必要がなく、処理効率が向上する。
【００３９】
画像生成部５０１は、各撮像センサから得られた出力画像信号の欠陥画素の補間処理を行う（Ｔ２）。撮像センサにおいて位相差画素が配置された箇所は、欠陥画素に相当する。ステップＴ２において、画像生成部５０１は、撮像センサＲ４０１における欠陥画素に相当する位置の出力画像信号を補間により生成する。同様に、画像生成部５０１は、撮像センサＧ４０２における欠陥画素を補間により生成する。また、画像生成部５０１は、撮像センサＢ４０３における欠陥画素を補間により生成する。欠陥画素の補間処理としては、例えば、出力画像信号において欠陥画素に相当する位置に隣接する８画素の画素値の平均値を算出することが挙げられる。画像生成部５０１は、このように欠陥画素が補間された出力画像信号を動画像データとして、メモリーカードＩ／Ｆ７００に接続されるメモリーカード７０１に記録する（Ｔ３）。
【００４０】
〔４．ＡＦ処理〕
図６は、合焦制御部５０２による合焦動作（ＡＦ処理）のフローチャートである。
【００４１】
合焦制御部５０２は、動画撮影中に所定のタイミングでＡＦ処理を行う。例えば、合焦制御部５０２は、一定時間毎にＡＦ処理を行う。
【００４２】
ＡＦ処理において合焦制御部５０２は、まず撮像センサＲ４０１、撮像センサＧ４０２および撮像センサＢ４０３から位相差画素を有するラインの出力画像信号および焦点検出画像信号を読み出してライン信号を得る（Ｓ１）。
【００４３】
合焦制御部５０２は、撮像センサＧ４０２から読み出された緑色光に対応する焦点検出画像信号を用いて、デフォーカス量を算出する（Ｓ２）。ここで、デフォーカス量の算出について説明する。撮像センサＧ４０２に含まれる全ての位相差画素４０２ｂから得られる焦点検出画像信号を右遮蔽画像信号とする。また、撮像センサＧ４０２に含まれる全ての位相差画素４０２ｃから得られる焦点検出画像信号を左遮蔽画像信号とする。合焦制御部５０２は、右遮蔽画像信号と左遮蔽画像信号との画像のズレ量を検出する。このズレ量がデフォーカス量となる。
【００４４】
ズレ量は、右遮蔽画像信号と左遮蔽画像信号との画像マッチング処理により算出できる。図７は、画像マッチング処理を説明するための図である。画像マッチング処理においては、２つの画像信号のうち一方を基準画像とし、他方をテンプレート画像とする。そして、基準画像に対してテンプレート画像の位置を移動させながら、対応する領域の類似度を計算し、最も類似度が高い位置を求める。本実施の形態では、左遮蔽画像信号を基準画像とし、右遮蔽画像信号をテンプレート画像として移動させながら類似度を計算する。類似度としては、ＳＡＤ（Ｓｕｍ  ｏｆ  Ａｂｓｏｌｕｔｅ  Ｄｅｆｆｅｒｅｎｃｅ）を用いることができる。ＳＡＤは、対応する位置同士における画素値の差の絶対値を合計した値であり、以下の式で定義される。
【００４５】
【数１】
2015004949.tif 000003
【００４６】
ただし、基準画像の画素値をＩ（ｘ，ｙ）、テンプレート画像の画素値をＴ（ｘ，ｙ）、類似度を計算する対象領域の大きさを横Ｘ画素、縦Ｙ画素とする。
【００４７】
合焦制御部５０２は例えば、左遮蔽画像信号に対して、右遮蔽画像信号を左方向に１０画素ずらした状態（画像のズレ量が「−１０」）について類似度を計算する。合焦制御部５０２は、次に、右遮蔽画像信号をそこから右方向に１画素ずらし、類似度を計算する。以下、合焦制御部５０２は、左遮蔽画像信号に対して右遮蔽画像信号が右方向に１０画素ずれたところまで（画像のズレ量が「＋１０」になるまで）、類似度の計算を繰り返す。
【００４８】
合焦制御部５０２は、得られた類似度を用いて、画素のズレ量を求める。具体的には、合焦制御部５０２は、類似度が最小となるときの画像のズレ量を得る。このように得られた画像のズレ量がデフォーカス量となる。例えば、合焦制御部５０２は、得られた類似度が図７のような結果になったとすると、左方向に７画素、つまり、「−７」画素のズレ量があると判別する。よって、デフォーカス量は、「−７」となる。
【００４９】
そして、合焦制御部５０２は、ステップＳ２で得られたデフォーカス量の信頼性を判断する（Ｓ３）。合焦制御部５０２は、画像のズレ量を算出する際に求められた類似度を用いて信頼性を判断する。具体的には、合焦制御部５０２は、左遮蔽画像信号に対して右遮蔽画像信号を「−１０」〜「＋１０」まで画素をずらすことで得られた、類似度の平均値を得る。そして、合焦制御部５０２は、類似度の平均値と最小値との差が所定値以上となるか否かを判定する。合焦制御部５０２は、差が所定値以上となる場合は信頼性ありと判断し、所定値以上でない場合、信頼性なしと判断する。
【００５０】
合焦制御部５０２は、ステップＳ３で信頼性ありと判断した場合、ステップＳ２で得られたデフォーカス量に基づいてレンズ系１００のフォーカスレンズを移動させる処理を行う（Ｓ４）。具体的には、合焦制御部５０２は、現在のフォーカスレンズ位置とデフォーカス量とに基づいて、フォーカスが合うフォーカスレンズ位置を算出する。そして、合焦制御部５０２は、アクチュエーター２００を制御して、フォーカスレンズをそのフォーカスレンズ位置へ移動させる。
【００５１】
一方、合焦制御部５０２は、ステップＳ３で信頼性なしと判断した場合、撮像センサＲ４０１および撮像センサＢ４０３の各々の焦点検出画像信号を用いて、デフォーカス量を算出する。算出方法は、ステップＳ２と同様の方法を用いる。つまり、合焦制御部５０２は、撮像センサＲ４０１の位相差画素４０１ｂ、位相差画素４０１ｃを用いて、デフォーカス量を算出する。また、合焦制御部５０２は、撮像センサＢ４０３の位相差画素４０３ｂ、位相差画素４０３ｃを用いて、デフォーカス量を算出する。
【００５２】
そして、合焦制御部５０２は、ステップＳ５で得られた撮像センサＲ４０１および撮像センサＢ４０３のデフォーカス量の信頼性を判断する（Ｓ６）。信頼性の判断方法は、ステップＳ３と同様である。合焦制御部５０２は、少なくとも一方のデフォーカス量が信頼性ありと判断した場合、ステップＳ４の処理に移る。一方で、合焦制御部５０２は、両方のデフォーカス量が信頼性なしと判断した場合、ステップＳ１の処理に移る。
【００５３】
合焦制御部５０２は、ステップＳ６において信頼性ありと判断した場合、ステップＳ４において撮像センサＲ４０１と撮像センサＢ４０３から得られるデフォーカス量のうち、信頼性がより高いデフォーカス量を選択して、ＡＦ処理を行う。具体的には、合焦制御部５０２は、類似度の平均値と最小値との差がより大きいほうのデフォーカス量を選択する。
【００５４】
〔５．効果等〕
以上のように、本実施の形態において、デジタルカメラ９００は、レンズ系１００で集光された被写体からの光束を複数の光束に分離するプリズム３００と、分離された複数の光束の各々に対応して配置された撮像センサＲ４０１、撮像センサＧ４０２および撮像センサＢ４０３と、これら複数の撮像センサが生成した各出力画像信号に基づいて画像データを生成する画像生成部５０１と、複数の撮像センサが生成した各焦点検出画像信号に基づいてレンズ系１００の合焦動作を実行する合焦制御部５０２と、を備える。複数の撮像センサの各々は、撮像面上に配置され光束による被写体像を撮像して出力画像信号を生成可能な複数の撮像画素と、撮像面上に特定のパターンで配置され被写体に対するレンズ系１００の合焦状態に関する情報を含む焦点検出画像信号を生成可能な複数の位相差画素と、を有する。複数の撮像センサのうちの１つである撮像センサＧ４０２の被写体像に対する配置は、複数の撮像センサのうち他の１つである撮像センサＲ４０１（または撮像センサＢ４０３）の被写体像に対する配置とは異なっている。また、特定のパターンは、撮像センサＧ４０２の位相差画素の被写体像に対する位置が、撮像センサＲ４０１（または撮像センサＢ４０３）の位相差画素の被写体像に対する位置と重複しない。
【００５５】
これにより、各撮像センサ間で位相差画素の位置の重複を低減しつつ、撮像センサＲ４０１（または撮像センサＢ４０３）と撮像センサＧ４０２とを同じ部品で構成することが可能となる。このため、位相差画素を備えた撮像センサを有する多板式のデジタルカメラを、より効率的に製造可能な構成にできる。
【００５６】
また、デジタルカメラ９００において、撮像センサＧ４０２の被写体像に対する相対的な配置は、撮像センサＲ４０１（または撮像センサＢ４０３）の被写体像に対する相対的な配置に対して所定角度回転したものである。
【００５７】
これにより、位相差画素を備えた撮像センサを有する多板式のデジタルカメラを、より効率的に製造可能な構成にできる。
【００５８】
また、デジタルカメラ９００において、画像生成部５０１は、撮像センサＲ４０１（または撮像センサＢ４０３）が生成する出力画像信号の読み出し順序とは異なる順序で、撮像センサＧ４０２が生成する出力画像信号を読み出す。
【００５９】
また、デジタルカメラ９００において、画像生成部５０１は、撮像センサＧ４０２から読み出した出力画像信号が示す画像の向きと撮像センサＲ４０１（または撮像センサＢ４０３）から読み出した出力画像信号が示す画像の向きとが同じになるように、撮像センサＲ４０１（または撮像センサＢ４０３）が生成する出力画像信号の読み出し順序とは異なる順序で、撮像センサＧ４０２が生成する出力画像信号を読み出す。
【００６０】
これにより、各撮像センサから読み出した出力画像信号が示す画像に含まれる被写体の向きが同じ向きとなる。このため、画像の向きが同じになるように画像の回転処理を後で行う必要がなく、処理効率が向上する。
【００６１】
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
【００６２】
実施の形態１では、撮像センサＧ４０２を、撮像センサＲ４０１と撮像センサＢ４０３に対して回転し、配置するようにした。撮像センサの配置としては、ある撮像センサの被写体像に対する相対的な配置が、他の撮像センサの配置に対して異なっており、位相差画素の位置が重複しないようになっていればよい。したがって、撮像センサＲ４０１を撮像センサＧ４０２および撮像センサＢ４０３に対して回転して配置するようにしてもよい。また、撮像センサＢ４０３を撮像センサＲ４０１および撮像センサＧ４０２に対して回転して配置するようにしてもよい。
【００６３】
実施の形態１では、撮像センサＧ４０２を、撮像センサＲ４０１と撮像センサＢ４０３に対して１８０度回転し、配置するようにした。撮像センサの配置としては、ある撮像センサの被写体像に対する相対的な配置が、他の撮像センサの配置に対して異なっており、位相差画素の位置が重複しないようになっていればよい。したがって、ある撮像センサが、他の撮像センサに対して９０度回転して配置されていてもよい。
【００６４】
実施の形態１では、撮像センサＧ４０２を、撮像センサＲ４０１と撮像センサＢ４０３に対して回転し、配置するようにした。撮像センサの配置としては、ある撮像センサの被写体像に対する相対的な配置が、他の撮像センサの配置に対して異なっており、位相差画素の位置が重複しないようになっていればよい。したがって、撮像センサＧ４０２の被写体像に対する相対的な配置を、撮像センサＲ４０１（または撮像センサＢ４０３）の被写体像に対する相対的な配置に対して所定量だけ平行移動させたものとし、位相差画素の位置が互いにずれるようにしてもよい。
【００６５】
実施の形態１では、撮像センサの構成を、撮像センサＲ４０１と撮像センサＧ４０２と撮像センサＢ４０３とを備える３板式の構成とした。撮像センサの構成は、複数の撮像センサを備える構成であればよい。したがって、２板式の構成、例えば緑色光を撮像する撮像センサＧと、赤色光および青色光を撮像する撮像センサＲ／Ｂとを備える構成としてもよい。この場合、撮像センサＲ／Ｂを撮像センサＧに対して回転して配置するようにしてもよい。
【００６６】
実施の形態１では、撮像センサＲ４０１、撮像センサＧ４０２、および撮像センサＢ４０３を、同一の物理的構成を有する撮像センサとした。撮像センサとしては、複数のうち少なくともいずれか２つが同一の物理的構成を有し、かつこれらの被写体像に対する相対的な配置が異なっていればよい。したがって３板式の構成のうち、いずれか２つが同一の物理的構成を備えかつ配置が異なり、残る１つはこれら２つとは別の物理的構成を備えていてもよい。
【００６７】
実施の形態１では、デジタルカメラ９００のレンズ系１００は、デジタルカメラ９００に固定された構成とした。レンズ系は、デジタルカメラ９００に対して着脱可能であっても良い。すなわち、デジタルカメラ９００が、レンズ系を有する交換レンズと、撮像センサを有するカメラボディとで構成されていても良い。
【００６８】
実施の形態１では、デジタルカメラ９００が動画像データを生成する動作を例に挙げて説明した。本開示は、画像を撮影可能な撮像装置であれば適用可能である。画像は、動画像でもよいし、静止画であってもよい。
【００６９】
実施の形態１では、画像生成部５０１は、撮像センサＧ４０２に対する読み出し制御を、撮像センサＲ４０１、撮像センサＢ４０３と異なるようにした。画像生成部５０１は、撮像センサＧ４０２に対する読み出し制御を、撮像センサＲ４０１、撮像センサＢ４０３と同じにしてもよい。その場合、画像生成部５０１は、撮像センサＧ４０２から読み出した出力画像信号が示す画像が１８０度回転するように、出力画像信号に対して回転処理を行うようにすればよい。
【００７０】
実施の形態１のデジタルカメラ９００の構成において、プリズム３００と各撮像センサとの間に、各光束に対応したカラーフィルタを設けてもよい。例えば、撮像センサＲ４０１の撮像面側に、赤色光を透過するカラーフィルタを設けてもよい。他の撮像センサについても同様である。こうすることにより、プリズム３００の分光特性による各光束の波長特性を、さらにカラーフィルタで調整することができる。
【００７１】
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
【００７２】
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【００７３】
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本開示は、合焦検出画素を備えた撮像素子を有する多板式の撮像装置に適用可能である。具体的には、デジタルスチルカメラ、カムコーダーなどに、本開示は適用可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１００    レンズ系
２００    アクチュエーター
３００    プリズム
４０１    撮像センサＲ
４０２    撮像センサＧ
４０３    撮像センサＢ
５００    コントローラー
５０１    画像生成部
５０２    合焦制御部
６００    モニター
７００    メモリーカードＩ／Ｆ
７０１    メモリーカード
８００    電源Ｉ／Ｆ
８０１    電池
９００    デジタルカメラ
【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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