(57)【要約】【課題】  焦点検出機能を装備した撮像素子において、周辺光量落ちを最小限に止めることが可能な技術を提供する。【解決手段】撮像素子は、それぞれ複数の受光素子を有する第１受光素子群および第２受光素子群と、第１受光素子群および第２受光素子群の入射側に設けられる複数のマイクロレンズとを備える。第１受光素子群においては、当該第１受光素子群に属する単一の受光素子５３Ａごとに１つのマイクロレンズ５２Ａが対応付けられて配置され、第２受光素子群においては、当該第２受光素子群に属する複数の受光素子５３Ｂごとに１つのマイクロレンズ５２Ｂが対応付けられて配置される。また、第１受光素子群に属する受光素子５３Ａは、第１受光素子群の配置面に垂直な方向において、第２受光素子群に属する受光素子５３Ｂの位置とは異なる位置に配置される。【選択図】図４
2008071920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子であって、
それぞれ複数の受光素子を有する第１受光素子群および第２受光素子群と、
前記第１受光素子群および前記第２受光素子群の入射側に設けられる複数のマイクロレンズと、
を備え、
前記第１受光素子群においては、当該第１受光素子群に属する単一の受光素子ごとに１つのマイクロレンズが対応付けられて配置され、
前記第２受光素子群においては、当該第２受光素子群に属する複数の受光素子ごとに１つのマイクロレンズが対応付けられて配置され、
前記第１受光素子群に属する受光素子は、前記第１受光素子群の配置面に垂直な方向において、前記第２受光素子群に属する受光素子の位置とは異なる位置に配置されることを特徴とする撮像素子。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像素子において、
前記第１受光素子群に属する受光素子間の配置ピッチと前記第２受光素子群に属する受光素子間の配置ピッチとは略同一であることを特徴とする撮像素子。
【請求項３】
請求項１に記載の撮像素子において、
前記第２受光素子群においては、１つのマイクロレンズが２つの受光素子ごとに対応付けられて配置されることを特徴とする撮像素子。
【請求項４】
撮像装置であって、
撮影光学系からの光像が入射する撮像素子と、
前記撮像素子からの信号に基づいて撮影画像を取得する画像取得手段と、
前記撮像素子からの信号に基づいて被写体が合焦状態であるか否かを検出する焦点検出手段と、
を備え、
前記撮像素子は、
それぞれ複数の受光素子を有する第１受光素子群および第２受光素子群と、
前記第１受光素子群および前記第２受光素子群の入射側に設けられる複数のマイクロレンズと、
を有し、
前記第１受光素子群においては、当該第１受光素子群に属する単一の受光素子ごとに１つのマイクロレンズが対応付けられて配置され、
前記第２受光素子群においては、当該第２受光素子群に属する複数の受光素子ごとに１つのマイクロレンズが対応付けられて配置され、
前記第１受光素子群に属する受光素子は、前記第１受光素子群の配置面に垂直な方向において、前記第２受光素子群に属する受光素子の位置とは異なる位置に配置される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、焦点検出機能を有する撮像素子、およびそれに関連する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
位相差検出方式による焦点検出機能を撮像素子（固体撮像素子）自体に装備させる技術が存在する。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の撮像素子においては、複数の受光素子と複数のマイクロレンズとが設けられており、各マイクロレンズは、対応する受光素子の入射側に配置される。また、複数の受光素子には、撮像用の受光素子と位相差検出用の受光素子とが含まれ、両種類の受光素子がいずれも同一の配置面（平面）内に配置される。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２９２６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような従来の撮像素子では、受光素子の配置平面において位相差検出用の２つの受光素子を或る間隔で隣接配置すると、当該間隔に応じてマイクロレンズと受光素子との光軸方向における距離が決定される。この距離は、射出瞳のうちの異なる部分を通過した光束をそれぞれ別の受光素子に好適に分離して導くために必要な距離であるとも表現される。なお、上記の位相差検出用の隣接受光素子相互間の間隔を或る大きさよりも小さくすることは困難である。
【０００６】
また、上記のような従来の撮像素子においては、撮像用の受光素子も、光軸方向において、位相差検出用の受光素子の配置面と同一の配置面に配置される。すなわち、撮像用の受光素子と対応マイクロレンズとの光軸方向における距離は、位相差検出用の受光素子と対応マイクロレンズとの光軸方向における距離に等しくなる。
【０００７】
しかしながら、このような撮像素子においては、撮像素子の周辺部において光量が落ちてしまうという問題が存在する。具体的には、撮像用の受光素子とマイクロレンズとの距離は或る一定値以上であるため、周辺部において比較的大きな入射角を伴って斜めからマイクロレンズに入射してきた光の一部が撮像用の受光素子に入射できず、周辺部の撮像用受光素子での入射光量が低下してしまうことになる。
【０００８】
そこで、この発明の課題は、焦点検出機能を装備した撮像素子において、周辺光量落ちを最小限に止めることが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の側面は、撮像素子であって、それぞれ複数の受光素子を有する第１受光素子群および第２受光素子群と、前記第１受光素子群および前記第２受光素子群の入射側に設けられる複数のマイクロレンズとを備え、前記第１受光素子群においては、当該第１受光素子群に属する単一の受光素子ごとに１つのマイクロレンズが対応付けられて配置され、前記第２受光素子群においては、当該第２受光素子群に属する複数の受光素子ごとに１つのマイクロレンズが対応付けられて配置され、前記第１受光素子群に属する受光素子は、前記第１受光素子群の配置面に垂直な方向において、前記第２受光素子群に属する受光素子の位置とは異なる位置に配置されることを特徴とする撮像素子である。
【００１０】
本発明の第２の側面は、撮像装置であって、撮影光学系からの光像が入射する撮像素子と、前記撮像素子からの信号に基づいて撮影画像を取得する画像取得手段と、前記撮像素子からの信号に基づいて被写体が合焦状態であるか否かを検出する焦点検出手段とを備え、前記撮像素子は、それぞれ複数の受光素子を有する第１受光素子群および第２受光素子群と、前記第１受光素子群および前記第２受光素子群の入射側に設けられる複数のマイクロレンズとを有し、前記第１受光素子群においては、当該第１受光素子群に属する単一の受光素子ごとに１つのマイクロレンズが対応付けられて配置され、前記第２受光素子群においては、当該第２受光素子群に属する複数の受光素子ごとに１つのマイクロレンズが対応付けられて配置され、前記第１受光素子群に属する受光素子は、前記第１受光素子群の配置面に垂直な方向において、前記第２受光素子群に属する受光素子の位置とは異なる位置に配置されることを特徴とする撮像装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、焦点検出機能を装備した撮像素子において、周辺光量落ちを最小限に止めることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
＜１．全体構成＞
図１は、撮像装置１の概略構成を示す図である。また、図２は撮像装置１の機能ブロック図である。
【００１３】
図１に示すように、撮像装置１は、カメラ本体部（カメラボディ）２を備えている。カメラ本体部２の内部には、撮像素子５が設けられている。また、撮像装置１は、レンズ３７（図１では１枚のレンズを代表で示しているが多くの場合には複数のレンズで構成される）等を含む撮影光学系３を有している。撮影光学系３には、その光軸方向ＡＲに移動することによって焦点位置を変更するフォーカスレンズ等が含まれている。
【００１４】
撮像素子５に撮影光学系３からの光像が入射すると、撮像素子５は、受光素子５３（図４等参照（後述））の光電変換作用により被写体の光像を電気的信号に変換して、撮像画像に係る画像信号を生成する。撮像素子５は、受光面に結像された被写体像の露光（光電変換による電荷蓄積）を行い、当該被写体像に係る画像信号を生成し、当該画像信号ＳＧ（ＳＧ１，ＳＧ２（図２参照））を画像処理回路６へ出力する。
【００１５】
画像処理回路６（図２）は、当該画像信号ＳＧ１，ＳＧ２に対して適宜の画像処理を施し、画像処理後の画像を画像メモリ７に出力する。画像メモリ７に出力された画像（記録用静止画像等）は、メモリカードなどの記録媒体に保存される。また、撮像素子５において微小間隔で取得される画像を画像メモリ７から背面モニタ１２（図１）に転送して背面モニタ１２に随時更新表示することによって、動画的態様の表示画像（すなわちライブビュー画像）として表示することも可能である。このように、画像処理回路６等は、撮像素子５からの信号に基づいて撮影画像を取得する。
【００１６】
また、後述するように、この撮像素子５は、撮像用の受光素子群に加えて、位相差検出用（焦点位置検出用）の受光素子群をも有しており、当該位相差検出用の受光素子群からの出力信号ＳＧ２は、ＡＦ処理回路８にも入力される。ＡＦ処理回路８は、出力信号ＳＧ２に基づいて自動合焦動作を行う。具体的には、ＡＦ処理回路８は、信号ＳＧ２に基づき位相差方式により焦点位置を検出し、その検出結果に基づいて、レンズ駆動部９を用いてフォーカスレンズを駆動する。このように、ＡＦ処理回路８等は、撮像素子５からの信号ＳＧ２に基づいて被写体が合焦しているか否かを検出し、被写体が合焦状態になるようにフォーカスレンズを駆動する。
【００１７】
また、撮像装置１は全体制御部１０を有している。全体制御部１０の制御下において、撮像素子５、画像処理回路６、ＡＦ処理回路８等の各機能部による処理が適宜に実行される。
【００１８】
＜２．撮像素子＞
つぎに、撮像素子５について説明する。撮像素子５は、例えば、ＣＣＤセンサ（単にＣＣＤとも称する）などの固体撮像素子として構成される。
【００１９】
図３は、撮像素子５内での位相差検出用の受光素子５３Ｂ（後述）の配置状況を示す図（正面図）である。図４は、撮像素子５の一部拡大図であり、詳細には位置Ｐ７の一部を含む領域ＲＡ付近を拡大して示す図である。また、図５は、図４のＩ−Ｉ断面を示す断面図であり、図６は、図４のII−II断面を示す断面図であり、図７は、図４のIII−III断面を示す断面図である。
【００２０】
図４に示すように、撮像素子５の入射面側には、複数の受光素子５３が縦方向および横方向にそれぞれ配置されている。端的に言えば、撮像素子５には、複数の受光素子５３がマトリックス状に配置されている。
【００２１】
これら複数の受光素子５３は、２種類に大別される。１つは、撮像用の受光素子５３Ａであり、他の１つは位相差検出用の受光素子５３Ｂである。なお、これらの名称は、両者を主用途によって区別することを意図するものであり、それぞれの用途を限定するものではない。例えば、位相差検出用の受光素子５３Ｂからの信号ＳＧ２を、画像取得（画像生成）の際に用いること、すなわち撮像用途に用いることが可能である。詳細には、撮影画像を得る際に、位相差検出用の受光素子５３Ｂの位置の画像信号を、位相差検出用の受光素子５３Ｂの信号ＳＧ２とその周辺の撮像用の受光素子５３Ａの信号ＳＧ１とを用いて生成することなどが可能である。
【００２２】
また、複数の撮像用の受光素子５３Ａで構成される受光素子群は、撮像用の受光素子群であるとも称され、複数の位相差検出用の受光素子５３Ｂで構成される受光素子群は、位相差検出用の受光素子群であるとも称される。
【００２３】
図３に示すように、位相差検出用の受光素子５３Ｂは、撮影画面（構図）内のフォーカスポイントに対応する位置に配置される。具体的には、位相差検出用の受光素子５３Ｂは、撮像素子５の略中央の位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ５と、撮像素子５の四隅付近の位置Ｐ３，Ｐ４，Ｐ６，Ｐ７に配置される。また、位相差検出用の受光素子５３Ｂは、各位置Ｐ１〜Ｐ７において一列に配置される。受光素子５３Ｂは、位置Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ６，Ｐ７においては水平方向（横方向）に一列に配置され、位置Ｐ２，Ｐ５においては垂直方向（縦方向）に一列に配置される。
【００２４】
図３においては、位相差検出用の受光素子５３Ｂのみを示しているが、受光素子５３Ｂが配置されていない部分（撮像素子５内の白色部分）には、撮像用の受光素子５３Ａがマトリックス状に配置されている（図４参照）。換言すれば、撮像素子５においては撮像用の受光素子５３Ａが原則としてマトリックス状に配置されており、その一部分のみにおいて撮像用の受光素子５３Ａに代えて位相差検出用の受光素子５３Ｂが配置されている。したがって、撮像用の受光素子５３Ａを配置できない領域を最小限に止め、画質の劣化を最小限に止めることができる。
【００２５】
また、図４に示すように、位置Ｐ７付近（位置Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ６付近も同様）において、撮像用の受光素子５３Ａの水平方向における配置ピッチは、位相差検出用の受光素子５３Ｂの水平方向における配置ピッチと略同一である。なお、位置Ｐ２，Ｐ５付近においては、撮像用の受光素子５３Ａの「垂直方向」における配置ピッチが位相差検出用の受光素子５３Ｂの「垂直方向」における配置ピッチと略同一となるように、各受光素子５３が配置される。
【００２６】
また、撮像素子５は、図１にも示すように、両受光素子群の配置面よりも入射側（図１の左側）、すなわち撮影光学系３からの光束の入射側に、複数のマイクロレンズ５２を有している。複数のマイクロレンズ５２は、マイクロレンズアレイとして、一体的に成型されている。
【００２７】
マイクロレンズ５２の受光面は、レンズ３７を含む撮影光学系３の焦点面付近に設けられており、マイクロレンズ５２は、様々な角度から入射して焦点面に結像した光を受光素子５３に向けて導くことができる。これによれば、受光素子の開口率が比較的低い場合においても、受光素子での受光量低下を抑制することが可能である。
【００２８】
マイクロレンズ５２も、２種類に大別される。１つは、撮像用の受光素子５３Ａに対応して設けられる「撮像用のマイクロレンズ５２Ａ」であり、他の１つは、位相差検出用の受光素子５３Ｂに対応して設けられる「位相差検出用のマイクロレンズ５２Ｂ」である。
【００２９】
図４に示すように、撮像用の受光素子群においては、各マイクロレンズ５２Ａは、単一の受光素子５３Ａごとに対応づけられて配置される。特定のマイクロレンズ５２Ａに対応する単一の受光素子５３Ｂは、当該特定のマイクロレンズ５２Ａを通過した光を受光する。
【００３０】
一方、位相差検出用の受光素子群においては、各マイクロレンズ５２Ｂは、複数（ここでは２つ）の受光素子５３Ｂごとに対応づけられて配置される。特定のマイクロレンズ５２Ｂに対応する複数の受光素子５３Ｂは、当該特定のマイクロレンズ５２Ｂを通過した光を受光する。マイクロレンズ５２Ｂは、次述するように、撮影光学系３の光軸ＬＸ（図８等参照）を挟んで互いに反対側から到来する光（光束）を、２組（例えば２つ）の対応受光素子５３Ｂに分離して導く役割を果たす。
【００３１】
＜３．位相差検出による焦点検出動作＞
つぎに、位相差検出による焦点検出動作の原理について説明する。この撮像素子５においては、瞳分割された光束を別個の受光素子で受光することによって、位相差方式の焦点検出動作が実現される。
【００３２】
図８は、合焦状態を示す図である。また、図９は、第１の非合焦状態を示す図であり、図１０は、第２の非合焦状態を示す図である。図９では、被写体像が撮像面（詳細にはマイクロレンズ５２の配置面ＰＬ）よりも前側で収束する状態が示されており、図１０では、被写体像が撮像面（詳細には配置面ＰＬ）よりも後ろ側で収束する状態が示されている。
【００３３】
図８に示すように、合焦状態においては、被写体上の或る一点からの光のうちレンズ３７の各部を通過した光（例えば、図においてレンズ３７の光軸ＬＸより右側の部分を通過した光Ｌ１およびレンズ３７の光軸ＬＸより左側の部分を通過した光Ｌ２等）が、撮像素子５の撮像面（詳細にはマイクロレンズ５２の配置面ＰＬ）に結像する。換言すれば、被写体上の或る一点からの光のうち瞳分割された各光束Ｌ１，Ｌ２等が撮像素子５の撮像面に結像する。これによって、合焦状態の被写体像を得ることができる。
【００３４】
図１１は、合焦状態における位相差検出用の受光素子５３Ｂでの受光の様子を示す図である。
【００３５】
合焦状態においては、図１１に示すように、被写体上の或る一点からの光Ｌｂのうちレンズ３７の右側を通過した光Ｌ１は、マイクロレンズ５２Ｂを通過して、１組の受光素子５３Ｂ（Ｇｂ）のうち左側の受光素子５３Ｂ（Ｅ１）に到達して受光される。また、光Ｌｂのうちレンズ３７の左側を通過した光Ｌ２は、マイクロレンズ５２Ｂを通過して、１組の受光素子５３Ｂ（Ｇｂ）のうち右側の受光素子５３Ｂ（Ｅ２）に到達して受光される。
【００３６】
また、同様に、被写体上の別の点からの光Ｌａのうちレンズ３７の右側を通過した光Ｌ１は、１組の受光素子５３Ｂ（Ｇａ）のうち左側の受光素子５３Ｂ（Ｅ１）に到達して受光され、レンズ３７の左側を通過した光Ｌ２（Ｌａ）は、１組の受光素子５３Ｂ（Ｇａ）のうち右側の受光素子５３Ｂ（Ｅ２）に到達して受光される。
【００３７】
さらに、同様に、被写体上のさらに別の点からの光Ｌｃのうちレンズ３７の右側を通過した光Ｌ１は、１組の受光素子５３Ｂ（Ｇｃ）のうち左側の受光素子５３Ｂ（Ｅ１）に到達して受光され、レンズ３７の左側を通過した光Ｌ２（Ｌｃ）は、１組の受光素子５３Ｂ（Ｇｃ）のうち右側の受光素子５３Ｂ（Ｅ２）に到達して受光される。
【００３８】
このように、合焦状態においては、被写体上の各点からの光のうちレンズの右側を通過した光Ｌ１は、各組の受光素子５３Ｂ（Ｇａ，Ｇｂ，Ｇｃ，...）のうち左側の受光素子５３Ｂ（Ｅ１）に到達して受光され、左側を通過した光Ｌ２（Ｌｃ）は、各組の受光素子５３Ｂ（Ｇａ，Ｇｂ，Ｇｃ，...）のうち右側の受光素子５３Ｂ（Ｅ２）に到達して受光される。すなわち、合焦状態においては、被写体上の或る点からの光は、或る１組の受光素子５３Ｂのうち左側の受光素子Ｅ１と右側の受光素子Ｅ２とに分かれて受光される。
【００３９】
なお、マイクロレンズ５２Ｂと位相差検出用の受光素子５３Ｂとの距離ＨＢは、射出瞳のうちの異なる部分を通過した光束を（例えば右側からの光Ｌ１と左側からの光Ｌ２とを）好適に分離して受光できるように適宜に設定される。詳細には、距離ＨＢが小さ過ぎると、両方向からの光を適切に分離することができない。逆に、距離ＨＢが大き過ぎると、比較的大きな入射角度を有する光を受光できないために光量不足に陥ることがある。このような事情を考慮して、距離ＨＢは適切な値に設定されることが好ましい。
【００４０】
また、被写体上の異なる点からの光（Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，...）は、それぞれ、異なる組の受光素子５３Ｂ（Ｇａ，Ｇｂ，Ｇｃ，...）に到達して受光される。そのため、各組の受光素子５３Ｂでの受光量は、被写体の各位置での明度等に応じて互いに異なる。具体的には、左側の複数の受光素子５３Ｂ（Ｅ１）で構成される左側受光素子群について、各受光素子５３Ｂによる受光量はその受光素子５３Ｂの位置に応じて異なる。同様に、右側の複数の受光素子５３Ｂ（Ｅ２）で構成される右側受光素子群についても、各受光素子５３Ｂによる受光量はその受光素子５３Ｂの位置に応じて異なる。
【００４１】
図１２は、各組の受光素子５３Ｂ（Ｇａ，Ｇｂ，Ｇｃ，...）について、左側の受光素子５３Ｂ（Ｅ１）による受光量が位置に応じて異なる様子を示す変化曲線Ｃ１と、右側の受光素子５３Ｂ（Ｅ２）による受光量が位置に応じて異なる様子を示す変化曲線Ｃ２とを示すグラフである。横軸は、撮像素子５における位置（ここでは水平位置）を示し、縦軸は受光量（あるいは画像信号ＳＧ２の大きさ）を示している。
【００４２】
図８および図１１に示すように、合焦状態においては、各組の受光素子５３Ｂにおいて、一方の光素子Ｅ１と他方の受光素子Ｅ２とで略同量の光が受光されるので、図１２に示すように、２つの変化曲線Ｃ１，Ｃ２は、ほぼ一致する。
【００４３】
これに対して、図９に示すように、第１の非合焦状態になると、光Ｌ１と光Ｌ２とが互いに異なる組の受光素子（例えば、互いに反対側に隣接する組の受光素子等）に入射するため、図１３に示すように、変化曲線Ｃ１，Ｃ２がずれることになる。
【００４４】
具体的には、図１１の合焦状態では受光素子Ｇｂ（Ｅ１）に入射していた右側からの光Ｌ１（Ｌｂ）は、第１の非合焦状態ではさらに左側の組の受光素子の１つ、例えば受光素子Ｇｃ（Ｅ１）に入射する。また、合焦状態では受光素子Ｇｂ（Ｅ２）に入射していた左側からの光Ｌ２（Ｌｂ）は、第１の非合焦状態ではさらに右側の組の受光素子の１つ、例えば受光素子Ｇａ（Ｅ２）に入射する。このように、第１の非合焦状態（図９）では、右側からの光は、合焦状態での到達先の受光素子よりも左側の組の受光素子で受光され、左側からの光は、合焦状態での到達先の受光素子よりも右側の組の受光素子で受光される。この結果、図１３に示すように、変化曲線Ｃ１，Ｃ２が図１２の状態から互いに逆方向に移動してずれた状態になる。
【００４５】
また、同様に、図１０に示すように、第２の非合焦状態になる場合にも、光Ｌ１と光Ｌ２とが互いに異なる組の受光素子（例えば、互いに反対側に隣接する組の受光素子等）に入射するため、変化曲線Ｃ１，Ｃ２がずれることになる。
【００４６】
ただし、第２の非合焦状態では、第１の非合焦状態とは逆に、右側からの光は、合焦状態での到達先の受光素子よりも右側の組の受光素子で受光され、左側からの光は、合焦状態での到達先の受光素子よりも左側の組の受光素子で受光される。そのため、第２の非合焦状態の変化曲線Ｃ１，Ｃ２のずれ方向は、第１の非合焦状態の変化曲線Ｃ１，Ｃ２のずれ方向とは逆になる。
【００４７】
ＡＦ処理回路８は、両変化曲線Ｃ１，Ｃ２のずれ量とずれ方向とを考慮し、両変化曲線Ｃ１，Ｃ２が互いに一致するようにレンズを駆動して、自動合焦動作（ＡＦ動作）を実現する。
【００４８】
なお、ここでは、レンズの右側からの光と左側からの光とがそれぞれ受光素子Ｅ１，Ｅ２に到達する場合を例示しており、これは、位置Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ６，Ｐ７（図３参照）の受光素子５３Ｂにおける受光の様子を例示するものに相当する。また、レンズの上側と下側とに分離して光が到達する場合についても同様であり、例えば、位置Ｐ２，Ｐ５（図３参照）の受光素子５３Ｂに関しては、上側と下側とに分離した光がそれぞれ受光素子Ｅ１，Ｅ２に到達することになる。
【００４９】
＜４．光軸方向における受光素子５３Ａ，５３Ｂの配置＞
つぎに、光軸方向ＡＲにおける受光素子５３Ａ，５３Ｂの配置について説明する。なお、撮影光学系３（ないしレンズ３７）の光軸方向ＡＲは、撮像用の複数の受光素子５３Ａの配置面に垂直な方向であるとも表現される（図５参照）。
【００５０】
撮像素子５においては、図５〜図７（特に図７）に示すように、撮像用の受光素子群に属する複数の受光素子５３Ａの配置面ＰＡと位相差検出用の受光素子群に属する複数の受光素子５３Ｂの配置面ＰＢとは、光軸方向ＡＲにおける位置が互いに相違する。すなわち、撮像用の受光素子群に属する受光素子５３Ａは、撮像用の受光素子群の配置面に垂直な方向ＡＲにおいて、位相差検出用の受光素子群に属する受光素子５３Ｂの位置とは異なる位置に配置される。
【００５１】
具体的には、撮像用の受光素子５３Ａの配置面ＰＡは、位相差検出用の受光素子５３Ｂの配置面ＰＢよりも対応マイクロレンズ５２の配置面ＰＬに近い位置に存在する。換言すれば、撮像用の受光素子５３Ａと対応マイクロレンズ５２Ａとの距離ＨＡは、位相差検出用の受光素子５３Ｂと対応マイクロレンズ５２Ｂとの距離ＨＢよりも小さい。あるいは、位相差検出用の受光素子５３Ｂは、撮像用の受光素子５３Ａよりも、マイクロレンズ５２表面から深い位置に配置されている、とも表現される。
【００５２】
ここにおいて、上述の従来技術のように、撮像用の受光素子５３Ａと位相差検出用の受光素子５３Ｂとの両種類の受光素子をいずれも光軸方向ＡＲにおける同一位置、具体的には、受光素子５３Ａの配置面ＰＢに揃えて配置する場合を仮定すると、撮影画像における周辺光量落ちが発生する。
【００５３】
図１４は、このような状況の一例を示す図である。図１４では、マイクロレンズ５２Ａから比較的大きな距離ＨＢを隔てて受光素子５３Ａ（１５３Ａとも称する）が配置される場合を仮定している。図１４に示すように、周辺部において比較的大きな入射角度θ１で斜めからマイクロレンズ５２Ａに入射してきた光の一部が撮像用の受光素子１５３Ａに入射できないために、周辺部の撮像用受光素子１５３Ａでの入射光量が低下してしまうのである。
【００５４】
これに対して、この実施形態においては、上述のように、撮像用の受光素子５３Ａと位相差検出用の受光素子５３Ｂとは、それぞれの配置面の光軸方向ＡＲにおける位置が互いに相違する。具体的には、撮像用の受光素子５３Ａは、位相差検出用の受光素子５３Ｂよりも、マイクロレンズ５２の配置面ＰＬに近い側に配置されている。
【００５５】
そのため、図１５に示すように、撮像素子５の周辺部等においても、比較的大きな入射角度（例えばθ１）の入射光を受光素子５３Ａに導くことが可能となり、周辺光量落ちを抑制することが可能である。
【００５６】
このように、この実施形態においては、位相差検出用の受光素子５３Ｂとマイクロレンズ５２Ｂとの距離ＨＢが、撮像用の受光素子５３Ａとマイクロレンズ５２Ａとの距離ＨＡとは無関係に設定される。そのため、位相差検出用に適切な値を距離ＨＢとして設定することができるとともに、周辺光量落ちを抑制することが可能な適切な値を距離ＨＡとして設定することができる。
【００５７】
以上のように、この撮像素子５によれば、位相差検出用の受光素子５３Ｂとマイクロレンズ５２Ｂとの適切な距離を確保しつつ、撮影画像における周辺光量落ちを最小限に止めることが可能である。
【００５８】
また、撮像素子５を備えた撮像装置１によれば、同様の効果を得ることが可能である。また、撮像素子５自体に焦点検出機能（詳細には位相差方式によるＡＦ機能）が装備されているため、撮像装置１においてＡＦ用センサ（位相差検出用センサ等）を撮像素子５と別個に設ける必要がない。
【００５９】
また、図４に示すように、上記の撮像素子５においては、撮像用の受光素子５３Ａ間の配置ピッチＤａは、位相差検出用の受光素子５３Ｂ間の配置ピッチＤｂと略同一である（図４参照）。この場合、撮像用の受光素子間の配置ピッチＤａが位相差検出用の受光素子５３Ｂ間の配置ピッチＤｂよりも大きい場合に比べて、撮像用の受光素子５３Ａを高密度に配置できるので、撮像用の受光素子５３Ａによって高解像度の画像を得ることができる。特に、位相差検出用の受光素子５３Ｂ間の配置ピッチＤｂを、半導体製造過程における製作容易性を考慮して決定される最小値に設定した上で、撮像用の受光素子５３Ａ間の配置ピッチＤａを当該配置ピッチＤｂと略同一に設定することによれば、撮像用の受光素子５３Ａを非常に高密度に配置することが可能である。
【００６０】
＜５．変形例等＞
以上、この発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。
【００６１】
たとえば、上記実施形態においては、１つのマイクロレンズ５２Ｂに対して２つの位相差検出用の受光素子５３Ｂを配置する場合を例示したが、これに限定されず、１つのマイクロレンズに対して複数（例えば４個）の位相差検出用の受光素子５３Ｂを配置するようにしてもよい。図１６は、このような変形例に係る撮像素子５Ｂを示す一部拡大図である。図１６に示すように、或るマイクロレンズ１５２Ｂに対応する１組（４個）の受光素子５３Ｂのうち、右上側の受光素子５３Ｂで左下側からの光を受光し、右下側の受光素子５３Ｂで左上側からの光を受光し、左上側の受光素子５３Ｂで右下側からの光を受光し、左下側の受光素子５３Ｂで右上側からの光を受光するようにしてもよい。
【００６２】
なお、上記実施形態では、位相差検出用の受光素子群は、１つのマイクロレンズ５２Ｂに対応付けられた２個の受光素子５３Ｂを構成単位とするように、配置されている。したがって、１つのマイクロレンズに対応付けられた３個以上（例えば４個）の受光素子を構成単位として、位相差検出用の受光素子群が配置される場合に比べて、構成単位の大きさを低減することができる。また、上記実施形態では、位相差検出用の受光素子群は、構成単位の２個の受光素子５３Ｂの配列方向（図４では水平方向）に沿って一列に配置されているので、位相差検出用受光素子の配置領域の幅を最小限（１受光素子の幅（１画素分））に止めることができる。したがって、撮像用受光素子を配置できない領域の幅を最小限に止め、画質の劣化を最小限に止めることができる。
【００６３】
また、上記の思想は、交換式の撮影レンズユニット（交換レンズ）を装着可能な撮像装置にも適用可能である。
【００６４】
また、上記の思想は、ズーム式の交換レンズを装着可能な撮像装置、あるいは、ズーム式の撮影レンズを内蔵する撮像装置にも適用可能である。
【００６５】
また、上記実施形態においては、撮像素子の一例としてＣＣＤセンサを例示しているが、これに限定されず、例えば、ＣＭＯＳなどのその他のタイプの撮像素子に上記の思想を適用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】撮像装置の概略構成を示す図である。
【図２】撮像装置の機能ブロック図である。
【図３】位相差検出用の受光素子の位置を示す正面図である。
【図４】撮像素子の一部拡大図である。
【図５】図４のＩ−Ｉ断面を示す断面図である。
【図６】図４のII−II断面を示す断面図である。
【図７】図４のIII−III断面を示す断面図である。
【図８】合焦状態を示す概念図である。
【図９】第１の非合焦状態を示す概念図である。
【図１０】第２の非合焦状態を示す概念図である。
【図１１】合焦状態における位相差検出用の受光素子での受光の様子を示す図である。
【図１２】合焦状態における各受光素子の受光量変化曲線を示す図である。
【図１３】第１の非合焦状態における各受光素子の受光量変化曲線を示す図である。
【図１４】仮想例に関する周辺光量落ちを示す概念図である。
【図１５】実施形態に係る撮像用受光素子の光軸方向における位置を示す図である。
【図１６】変形例に係る撮像素子を示す一部拡大図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  撮像装置
３  撮影光学系
５，  ５Ｂ  撮像素子
３７  レンズ
５２，５２Ａ，５２Ｂ，１５２Ｂ  マイクロレンズ
５３，５３Ａ，５３Ｂ，１５３Ａ  受光素子
ＡＲ  光軸方向
Ｄａ，Ｄｂ  配置ピッチ
Ｌ１，Ｌ２  光束（光）
ＰＡ  （撮像用の受光素子５３Ａの）配置面
ＰＢ  （位相差検出用の受光素子５３Ｂの）配置面
ＰＬ  （マイクロレンズ５２の）配置面
ＳＧ，ＳＧ１，ＳＧ２  画像信号
ＬＸ  光軸
【図１】
2008071920.tif 000003
【図２】
2008071920.tif 000004
【図３】
2008071920.tif 000005
【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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