(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素から成り、第１の画素群と第２の画素群とを含む画素部を有し、
前記第１の画素群と前記第２の画素群に含まれる各画素が、
複数の光電変換部と、
前記複数の光電変換部それぞれに対応し、前記複数の光電変換部の並び方向の辺に配置された、各光電変換部における同じ位置及び形状の一部領域を覆う転送ゲート電極を有する複数の転送ゲートと、を含み、
前記複数の転送ゲートが配置された前記並び方向の辺の長さが等しく、
前記第１の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部それぞれの受光可能領域の重心位置の平均位置と、前記第２の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部の受光可能領域の重心位置の平均位置とが、各画素の互いに異なる位置にあることを特徴とする撮像素子。
【請求項２】
前記第１の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部それぞれの受光可能領域の重心位置の平均位置と、前記第２の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部それぞれの受光可能領域の重心位置の平均位置とは、前記各画素における前記複数の光電変換部の分割方向について、互いに反対の方向にオフセットしていることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記第１の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部の受光可能領域の重心位置が各画素の同じ位置にあり、前記第２の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部の受光可能領域の重心位置が各画素の同じ位置にあることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記第１の画素群における前記平均位置と、前記第２の画素群における前記平均位置は、前記画素部における像高が高くなるにつれて、互いに離れていくことを特徴とする請求項２に記載の撮像素子。
【請求項５】
前記画素部における中央像高において、前記第１の画素群における前記平均位置と、前記第２の画素群における前記平均位置は一致することを特徴とする請求項４に記載の撮像素子。
【請求項６】
前記複数の画素は前記光電変換部で発生した電荷を保持する保持部を更に備え、前記保持部は前記複数の転送ゲートと接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項７】
前記第１の画素群における前記保持部と前記第２の画素群における前記保持部は同一方向に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の撮像素子。
【請求項８】
前記画素は１つのマイクロレンズを更に備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項９】
複数の画素から成り、第１の画素群と第２の画素群とを含む画素部を有し、
前記第１の画素群と前記第２の画素群に含まれる各画素が、
複数の光電変換部と、
前記複数の光電変換部を分離する分離帯と、
前記複数の光電変換部それぞれに対応し、各光電変換部における同じ一部領域を覆う転送ゲート電極を有する複数の転送ゲートと、を含み、
前記第１の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部の受光可能領域の重心位置に対する前記第１の画素群に含まれる前記分離帯の位置と、前記第２の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部の受光可能領域の重心位置に対する前記第２の画素群に含まれる前記分離帯の位置とが、各画素の互いに異なる位置にあり、
前記分離帯は前記受光可能領域における第１の分離帯と前記一部領域における第２の分離帯とを含み、
前記第１の画素群の各画素に含まれる前記第１の分離帯の位置と、前記第２の画素群の各画素に含まれる前記第１の分離帯の位置とが、各画素の互いに異なる位置にあり、
前記第１の画素群の各画素に含まれる前記第２の分離帯の位置と、前記第２の画素群の各画素に含まれる前記第２の分離帯の位置とが、各画素の同じ位置にある
ことを特徴とする撮像素子。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像素子と、
前記撮像素子に被写体からの光を集光するためのレンズと
を備え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】
本発明は撮像素子及び撮像装置に関し、特に焦点検出機能を有する画素を含む撮像素子及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
動画や静止画が記録可能な電子カメラにおいて、画像記録用の撮像素子を用いて位相差検出方式の焦点検出を実現する技術が提案されている。この撮像面位相差検出方式では、撮影光学系の射出瞳を通過した光束を一組の焦点検出用受光素子群で受光し、その受光量に応じて出力される１対２像の信号波形のずれ量、すなわち、光束の瞳分割方向に生ずる相対的位置ずれ量を検出する。そして、検出した相対的位置ずれ量から、撮影光学系の焦点ずれ量（デフォーカス量）を求める。この撮像面位相差検出方式による焦点検出の特性として、焦点検出用画素の配列や該画素の瞳分割特性形状に依存する特性があるため、焦点検出の特性を向上させるための画素内構造や配列に関する様々な技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、光電変換部の分割位置が異なる複数の画素列を備え、マイクロレンズの偏心誤差や、交換レンズの種類や像高による瞳変化に応じて、最適な画素列を選択することで、画素出力のアンバランスを軽減させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０１５１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のように光電変換部の分割位置が像高によって異なる構成を実現する場合、光電変換部から浮遊拡散領域へ電荷を転送する転送ゲート電極が遮光材料であるために、画素として光学特性のアンバランスを新たに生み出してしまう。
【０００６】
ここで、転送ゲート電極に起因する画素の光学特性のアンバランスについて、説明する。図５は、特許文献１に開示された、光電変換部の分割位置を異ならせた画素群を有する撮像素子の画素構造と、この画素構造が切り出す瞳面上の様子を説明するための模式図である。
【０００７】
図５（ａ）中には２行２列の画素配列が描かれており、１行目（画素群Ａ）、２行目（画素群Ｂ）で分割中心位置が異なっている構造をとることで、焦点検出信号の受光光量のアンバランスを軽減させている。図５に示した分割中心位置の異なる光電変換部４０１ａ、４０１ｂ、４０２ａ、４０２ｂのそれぞれに対応した転送ゲート電極４０３が、光電変換部４０１ａ、４０１ｂ、４０２ａ、４０２ｂに一部覆い被さる形で配設される。転送ゲート電極４０３は、隣接する浮遊拡散領域４０４との間で信号電荷のポテンシャルを制御する。
【０００８】
転送ゲート電極４０３は転送効率を考慮し、光電変換部４０１ａ、４０１ｂ、４０２ａ、４０２ｂそれぞれの幅に合わせて設計される。転送ゲート電極４０３は遮光部材であることから、光電変換部４０１ａ、４０１ｂ、４０２ａ、４０２ｂの光電変換領域を光学的に遮光することとなる。分割中心位置を異ならせた光電変換部４０１ａ、４０１ｂ、４０２ａ、４０２ｂの構成では、分割中心位置の異なる画素群Ａと画素群Ｂで、転送ゲート電極４０３が光学的に光電変換部４０１ａ、４０１ｂおよび４０２ａ、４０２ｂを制限する領域が異なってしまう。
【０００９】
図５（ｂ）は画素群Ａの画素が、また、図５（ｃ）は画素群Ｂの画素が、瞳面上で光束を分離する様子を示した模式図であり、図５（ａ）に示す画素が瞳面上に投影された形状を図の上部に示している。図５（ｂ）、（ｃ）において、領域４２０が、画素が受光する瞳領域の範囲を示している。また、領域４２１ａ、４２１ｂ、４２２ａ、４２２ｂはそれぞれ、光電変換部４０１ａ、４０１ｂ、４０２ａ、４０２ｂが受光する瞳領域の範囲を示している。また、領域４２３は、転送ゲート電極４０３による遮光の影響を受ける瞳領域の範囲を示している。
【００１０】
中央に配置された円４１０は、撮像素子に取り付けられる結像光学系の絞り枠が切り出す範囲を示している。そのため、実際には、この円４１０の内側の領域が、画素が受光する範囲となる。説明を簡略化するため、図５（ｂ）、（ｃ）においては、撮像素子に取り付けられた結像光学系の射出瞳距離Ｄｌは撮像素子の設定瞳距離Ｄｓとほぼ等価であり、円４１０は、中央像高の画素から観測される絞り枠を描画したものである。図５（ｂ）、（ｃ）に示す通り、画素群Ａと画素群Ｂとで転送ゲート電極４０３が光学的に遮光する領域が異なってしまうために、画素群Ａと画素群Ｂが絞り枠を経て切り出す受光可能領域の形状に差が生じる。このため、画素群Ａと画素群Ｂとで、受光可能領域の重心が異なってしまい、撮像画像として好ましくない横縞が発生してしまう要因となっていた。
【００１１】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、焦点検出に適した光電変換部の分割パターンを複数有しながら、撮像画像への影響を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の撮像素子は、複数の画素から成り、第１の画素群と第２の画素群とを含む画素部を有し、前記第１の画素群と前記第２の画素群に含まれる各画素が、複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部それぞれに対応し、前記複数の光電変換部の並び方向の辺に配置された、各光電変換部における同じ位置及び形状の一部領域を覆う転送ゲート電極を有する複数の転送ゲートと、を含み、前記複数の転送ゲートが配置された前記並び方向の辺の長さが等しく、前記第１の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部それぞれの受光可能領域の重心位置の平均位置と、前記第２の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部の受光可能領域の重心位置の平均位置とが、各画素の互いに異なる位置にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、焦点検出に適した光電変換部の分割パターンを複数有しながら、撮像画像への影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態における撮像素子の画素構成および結像光学系の瞳面上の様子を示した模式図である。
【図２】第１の実施形態にかかる像高Ｘ１における画素と結像光学系の瞳面上の様子を示した模式図である。
【図３】第２の実施形態における撮像素子の画素構成を示した模式図である。
【図４】第３の実施形態における撮像装置の構成を示したブロック図である。
【図５】従来の撮像素子の画素構成を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
【００１６】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態における撮像素子１の画素構成と、結像光学系の瞳面上の様子を示した模式図である。図１（ａ）は、撮像素子１を構成する複数の画素１０（画素部）が配設される２次元平面を、光の入射する側から観察した平面図であり、画素１０の２次元配列のうち、２行２列の４画素のみを示している。上の行の画素１０を画素群Ａ（第１の画素群）、下の行の画素１０を画素群Ｂ（第２の画素群）とする。
【００１７】
各画素１０はマイクロレンズ１００を１つ有しており、図１（ａ）のＺ方向下側に複数の光電変換部１０１ａおよび１０１ｂ、または１０２ａおよび１０２ｂが配設される。光電変換部１０１ａ、１０１ｂ、１０２ａ、１０２ｂの横には浮遊拡散領域１０４が配設される。転送トランジスタのゲートである転送ゲート電極１０３は、光電変換部１０１ａ、１０１ｂ、１０２ａ、１０２ｂで発生した電荷を接続された浮遊拡散領域１０４に各々転送する。各浮遊拡散領域１０４は複数の光電変換部１０１ａおよび１０１ｂ、または１０２ａおよび１０２ｂで共有される構成となっている。転送ゲート電極１０３と光電変換部１０１ａ、１０１ｂ、１０２ａ、１０２ｂとは、Ｚ方向から見た場合に、画素配列平面上に重複領域を持つ形で構成されている。このとき、この重複領域（一部領域）は画素群Ａ、画素群Ｂに関わらず、各画素１０内で形状および位置が同一となるよう設計されている。なお、浮遊拡散領域１０４は各光電変換部で発生した電荷を保持する保持部に相当する。
【００１８】
次に、第１の実施形態における撮像素子１の画素群に関して説明する。図１（ａ）に示すように、画素群Ａの光電変換部１０１ａ、１０１ｂと、画素群Ｂの光電変換部１０２ａ、１０２ｂとは、互いに異なった形状となっている。すなわち、画素群Ａを構成する光電変換部１０１ａ、１０１ｂは、その分割境界が画素中心（１点鎖線）よりも−Ｘ側にＤｘだけオフセットしている。一方、画素群Ｂを構成する光電変換部１０２ａ、１０２ｂは、その分割境界が画素中心よりも＋Ｘ側にＤｘだけオフセットしている。これにより、画素群Ａは、射出瞳の中心よりも−Ｘ側を中心に分割し、画素群Ｂは、射出瞳の中心よりも＋Ｘ側を中心に分割し、光電変換がなされる。これは、光電変換部１０１ａ、１０１ｂ、１０２ａ、１０２ｂの各々の重心位置が、画素群間で互いに反対方向にオフセットしており、且つ、画素単位で合算された受光面の重心位置は画素群間で同一の構成となっていることを示す。なお、本実施形態において光電変換部１０１ａ及び１０１ｂを分割している分割境界は分離帯に相当する。特に、重複領域近傍の分離帯は第１の分離帯、分割境界がオフセットしている領域近傍の分離帯は第２の分離帯に相当する。
【００１９】
図１（ｂ）は画素群Ａの画素が、また、図１（ｃ）は画素群Ｂの画素が、瞳面上で光束を分離する様子を示した模式図であり、図１（ａ）に示す画素が瞳面上に投影された形状を図の上部に示している。図１（ｂ）、（ｃ）において、領域１２０が、画素１０が受光する瞳領域の範囲を示している。また、領域１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂはそれぞれ、光電変換部１０１ａ、１０１ｂ、１０２ａ、１０２ｂが受光する瞳領域の範囲を示している。また、領域１２３は、転送ゲート電極１０３による遮光の影響を受ける瞳領域の範囲を示している。
【００２０】
中央に配置された円１１０は、撮像素子１に取り付けられる結像光学系の絞り枠が切り出す範囲を示している。そのため、実際には、この円１１０の内側の領域が、画素１０が受光する範囲となる。説明を簡略化するため、図１（ｂ）、（ｃ）においては、撮像素子１に取り付けられた結像光学系の射出瞳距離Ｄｌは撮像素子１の設定瞳距離Ｄｓとほぼ等価であり、円１１０は、中央像高の画素から観測される絞り枠を描画したものである。
【００２１】
上述した撮像素子１の画素構造を採用することにより、撮像画像として用いられる分割された光電変換部１０１ａと１０１ｂ、および、１０２ａと１０２ｂの合算領域が、転送ゲート電極１０３に遮光される様子が等価であることが分かる。すなわち、画素群Ａと画素群Ｂとで、絞り枠を経て切り出す受光可能領域の形状が同一であることから、撮像画像での横縞の要因を排除することができる。
【００２２】
図２は、第１の実施形態における撮像素子１に取り付けられる結像光学系の射出瞳距離Ｄｌが撮像素子１の設定瞳距離Ｄｓよりも短い場合に、−Ｘ方向の像高Ｘ１における、絞り枠と画素群Ａの画素１０の瞳分離の様子を示す模式図である。この図からも明らかな通り、−Ｘ側の像高において、画素群Ａの画素１０による瞳分離は、分離される２像の光量バランスの崩れを低減できることから、より精度の高い焦点検出を行うことが可能となる。他方、＋Ｘ方向に関しては、画素群Ｂの画素１０で同じ状況となることから、像高に応じて適切な画素群を選択することで、射出瞳距離Ｄｌの短い結像光学系にも対応することが可能となる。不図示ではあるが、射出瞳距離Ｄｌが撮像素子１の設定瞳距離Ｄｓよりも長い場合には、上記と逆の関係となり、この場合も適切な画素群の選択により、焦点検出の精度を向上することができる。
【００２３】
上記の通り第１の実施形態によれば、焦点検出に適した光電変換部の分割パターンを複数有しながら、撮像画像への影響を低減することができる。
【００２４】
＜第２の実施形態＞
図３は、本発明の第２の実施形態における撮像素子２の画素構造を説明するための模式図である。図３は、撮像素子２を構成する複数の画素２０が配設される２次元平面を、光の入射する側から観察した平面図であり、画素２０の２次元配列のうち、±Ｘ軸方向に関して最も像高の高い位置および中央像高に配置された合計１０画素のみを示している。上の行の画素２０を画素群Ａ、下の行の画素２０を画素群Ｂとする。
【００２５】
各画素２０はマイクロレンズ２００を１つ有しており、図３のＺ方向下側に光電変換部２０１ａおよび２０１ｂ、または２０２ａおよび２０２ｂが配設される。光電変換部２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂの横には浮遊拡散領域２０４が配設される。転送トランジスタのゲートである転送ゲート電極２０３は、光電変換部２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂで発生した電荷を浮遊拡散領域２０４に各々転送する。浮遊拡散領域２０４は複数の光電変換部２０１ａおよび２０１ｂ、または２０２ａおよび２０２ｂで共有される構成となっている。転送ゲート電極２０３と光電変換部２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂとは、Ｚ方向から見た場合に、画素配列平面上に重複部分を持つ形で構成されている。このとき、この重複部分は画素群Ａ、画素群Ｂに関わらず同一方向に配置されている。つまり、画素２０内で形状および位置が同一となるよう設計されている。
【００２６】
次に、第２の実施形態における撮像素子２の画素群に関して説明する。図３に示すように、画素群Ａの光電変換部２０１ａ、２０１ｂと、画素群Ｂの光電変換部２０２ａ、２０２ｂとは、互いに異なった形状となっている。最も左の１列を例にとって説明する。画素群Ａの光電変換部２０１ａ、２０１ｂは、その分割境界が画素２０の中心（１点鎖線）よりも−Ｘ側にＤｘ１だけオフセットしており、画素群Ｂの光電変換部２０２ａ、２０２ｂは、その分割境界が画素中心よりも＋Ｘ側にＤｘ１だけオフセットしている。この関係が次の列においては±Ｄｘ２だけオフセットした関係になり、中央像高（３列目）においてオフセットが無くなり、分割境界は一致する。
【００２７】
そして、中央像高（３列目）と線対称をなす形で、オフセットの関係が入れ替わり、最も右の列において、画素群Ａの光電変換部２０１ａ、２０１ｂは、分割境界が画素２０の中心（１点鎖線）よりも＋Ｘ側にＤｘ１だけオフセットしている。一方、画素群Ｂの光電変換部２０２ａ、２０２ｂは、その分割境界が画素中心よりも−Ｘ側にＤｘ１だけオフセットしている。これはすなわち、画素群Ａと画素群Ｂにおいて、分割された光電変換部２０１ａ、２０１ｂおよび２０２ａ、２０２ｂの受光面の重心位置の平均位置が、像高の増大に応じて互いに離れて行くこととなっている。この構成により、像高に応じてより適切な瞳領域を分割する測距画素が像高ごとに配設されることとなり、交換レンズシステムなどにおいて結像光学系の瞳距離が大幅に変化する場合などに柔軟な対応をすることが可能となる。
【００２８】
なお、図３に示すように、光電変換部２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂの分割位置は、画素中心からオフセットしている位置と、オフセットしていない位置が存在する。オフセットしていない位置は転送ゲート電極２０３と近接する領域に存在する。さらに転送ゲート電極２０３はすべて同一形状で構成されている。前述の通り、光電変換部２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂはその一部を転送ゲート電極２０３に覆われている。転送ゲート電極２０３は光透過材料ではないため、光電変換部２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂにおいて転送ゲート電極２０３に覆われた領域は遮光されることになる。このとき、画素群Ａを構成する光電変換部２０１ａと２０１ｂの合算領域も、画素群Ｂを構成する光電変換部２０２ａと２０２ｂの合算領域も、転送ゲート電極２０３により同等に遮光されることとなる。このことにより、前述の通り、画素群毎に異なる瞳領域を切り出すという従来技術が抱える課題を克服することとなる。
【００２９】
本発明の第２の実施形態である撮像素子２によって、焦点検出に適した光電変換部分割パターンを複数有しながら、撮像画像に悪影響を与えることのない撮影が可能となった。
【００３０】
なお上述した第１および第２の実施形態においては、境界をすべて直線として、光電変換部が分割されているが、これには限定されず、曲線により分割してもよい。また、上述した第１および第２の実施形態においては、瞳分割が２分割に限定されているが、これには限定されず、たとえば４分割など、３以上の領域に分割しても良い。その場合であっても、転送ゲート電極と光電変換部の重複部分がすべての画素群で、形状および位置を同一にすることで、同様の効果を得ることができる。
【００３１】
なお上述した第１及び第２の実施形態においては、画素群Ａ及び画素群Ｂとして２種類の画素群に関して説明したが、本発明はこれには限定されるものではない。例えばベイヤー配列のカラーフィルターを備えている場合には、同一色のフィルタ―が配置された画素ごとに画素群を構成するようにしてもよい。
【００３２】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図４は本発明の第１及び第２の実施形態における撮像素子１または２を有する撮像装置３００であるカメラの概略構成を示したものである。図４において、撮像装置３００は、カメラ本体とカメラ本体に着脱可能な交換レンズ（結像光学系または撮影光学系）とを備えたデジタルカメラシステムである。ただし本実施形態は、これに限定されるものではなく、カメラ本体と被写体からの光を集光するレンズとが一体的に構成された撮像装置にも適用可能である。
【００３３】
第１レンズ群３０１は、撮影レンズ（結像光学系）を構成する複数のレンズ群のうち最も前方（被写体側）に配置されており、光軸ＯＡの方向（光軸方向）に進退可能な状態でレンズ鏡筒に保持される。絞り兼用シャッタ３０２（絞り）は、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行うとともに、静止画撮影時には露光時間調節用シャッタとして機能する。第２レンズ群３０３は、絞り兼用シャッタ３０２と一体的に光軸方向に進退し、第１レンズ群３０１の進退動作と連動して変倍動作を行うズーム機能を有する。第３レンズ群３０５は、光軸方向に進退することにより焦点調節（フォーカス動作）を行うフォーカスレンズ群である。光学的ローパスフィルタ３０６は、撮影画像の偽色やモアレを軽減するための光学素子である。
【００３４】
撮像素子１（または２）は、結像光学系を介して被写体像（光学像）の光電変換を行い、例えばＣＭＯＳセンサまたはＣＣＤセンサ、および、その周辺回路により構成される。
【００３５】
ズームアクチュエータ３１１は、不図示のカム筒を回動（駆動）することで第１レンズ群３０１および第２レンズ群３０３を光軸方向に沿って移動させることにより、変倍動作を行う。絞りシャッタアクチュエータ３１２は、絞り兼用シャッタ３０２の開口径を制御して光量（撮影光量）を調節するとともに、静止画撮影時の露光時間を制御する。フォーカスアクチュエータ３１４は、第３レンズ群３０５を光軸方向に移動させて焦点調節を行う。
【００３６】
電子フラッシュ３１５は、被写体を照明するために用いられる照明装置である。電子フラッシュ３１５としては、キセノン管を備えた閃光照明装置または連続発光するＬＥＤ（発光ダイオード）を備えた照明装置が用いられる。ＡＦ補助光手段３１６は、所定の開口パターンを有するマスクの像を、投光レンズを介して、被写体に投影する。これにより、暗い被写体や低コントラストの被写体に対する焦点検出能力を向上させることができる。
【００３７】
ＣＰＵ３２１は、撮像装置３００の種々の制御を司る制御装置（制御手段）である。ＣＰＵ３２１は、演算部、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、および、通信インターフェイス回路などを有する。ＣＰＵ３２１は、ＲＯＭに記憶された所定のプログラムを読み出して実行することにより、撮像装置３００の各種回路を駆動し、焦点検出（ＡＦ）、撮影、画像処理、または、記録などの一連の動作を制御する。
【００３８】
電子フラッシュ制御回路３２２は、撮影動作に同期して電子フラッシュ３１５の点灯制御を行う。補助光駆動回路３２３は、焦点検出動作に同期してＡＦ補助光手段３１６の点灯制御を行う。撮像素子駆動回路３２４は、撮像素子１（または２）の撮像動作を制御するとともに、取得した画像信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ３２１に送信する。
【００３９】
画像処理回路３２５（画像処理装置）は、撮像素子１（または２）から出力された画像データのγ（ガンマ）変換、カラー補間、または、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）圧縮などの処理を行う。第３の実施形態において、画像処理回路３２５は、取得手段３２５ａおよび画像処理手段３２５ｂ（補正手段）を有する。取得手段３２５ａは、撮像素子１（または２）から、撮像画素および少なくとも一つの視差画像を取得する。撮像画素は、結像光学系の互いに異なる瞳部分領域を通過する光束を受光する複数の光電変換部１０１ａおよび１０１ｂ、１０２ａおよび１０２ｂ、２０１ａおよび２０１ｂ、または、２０２ａおよび２０２ｂの複数の信号を合成して生成される画像である。以下、光電変換部１０１ａ、１０２ａ、２０１ａおよび２０２ａを光電変換部Ａと呼び、光電変換部１０１ｂ、１０２ｂ、２０１ｂおよび２０２ｂを光電変換部Ｂと呼ぶ。視差画像は、複数の光電変換部１０１ａおよび１０１ｂ、１０２ａおよび１０２ｂ、２０１ａおよび２０１ｂ、または、２０２ａおよび２０２ｂのそれぞれの光電変換部の信号から生成される画像である。
【００４０】
フォーカス駆動回路３２６は、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ３１４を駆動し、第３レンズ群３０５を光軸方向に沿って移動させることにより、焦点調節を行う。絞りシャッタ駆動回路３２８は、絞りシャッタアクチュエータ３１２を駆動して、絞り兼用シャッタ３０２の開口径を制御する。ズーム駆動回路３２９は、撮影者のズーム操作に応じて、ズームアクチュエータ３１１を駆動する。
【００４１】
表示器３３１は、例えばＬＣＤ（液晶表示装置）を備えて構成される。表示器３３１は、撮像装置３００の撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像、撮影後の確認用画像、または、焦点検出時の合焦状態の表示画像などを表示する。操作部３３２（操作スイッチ群）は、電源スイッチ、レリーズ（撮影トリガ）スイッチ、ズーム操作スイッチ、および、撮影モード選択スイッチなどを備えて構成される。レリーズスイッチは、半押し状態（ＳＷ１がＯＮの状態）、および、全押し状態（ＳＷ２がＯＮの状態）の２段階のスイッチを有する。記録媒体３３３は、例えば撮像装置３００に着脱可能なフラッシュメモリであり、撮影画像（画像データ）を記録する。
【００４２】
次に、第３の実施形態の撮像装置３００における焦点検出動作に関して説明する。上述したように、撮像素子１（または２）の画素群は複数の光電変換部（光電変換部Ａ、光電変換部Ｂ）を備えている。そのために、互いに異なる瞳領域からの一対の光束によってそれぞれの受光面に視差を有する一対の被写体像を得ることができる。一対の被写体像は夫々画像データ１および画像データ２に相当する。また、画像データ１および画像データ２が有する視差は、撮影レンズの焦点位置等によって変化する。具体的には、合焦している場合に視差はなくなり、合焦状態からのずれ量に応じて視差は増加する。つまり、ピント状態によって視差量は異なる。このことにより、各画像データ間に生じる視差量を用いることによって、適切なピント位置を求めたり、画像データ内の被写体までの距離を求めたりすることが可能となる。
【００４３】
視差量を求める方法として、以下の式(１)を用いる方法に関して例示する。
【００４４】
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ただし、Ａx、Ｂxは画像データにおいて指定した行の複数の光電変換部それぞれの出力信号値である。ｓはシフト量であり、ｑ、ｐは所定の列番号である。つまり、光電変換部Ａの信号と行方向にｓ画素分だけ光電変換部Ｂの信号値をシフトさせたものとの差分をとることで、相関値Ｃを求めることができる。そして、所定の範囲でシフト量ｓを変化させて相関値Ｃを求め、極小となるシフト量ｓが視差量に相当する。そして、極小となるシフト量ｓに対して所定の係数を乗算することによって、フォーカス位置を算出可能である。このフォーカス位置に基づいてフォーカス駆動回路３２６を制御することで、被写体に対して焦点調節を行うことが可能となる。
【００４５】
なお、第３の実施形態においては、光電変換部Ｂの信号をシフトさせたが、光電変換部Ａの信号をシフトしてもよい。また、式（１）以外の式を用いて、視差量を算出するようにしてもよい。
【００４６】
このように、視差を有する光電変換部ＡおよびＢの信号から生成した画像データ１及び画像データ２を用いることで、画面内の任意の場所の被写体までの距離を求めることができる。また、画像データ１および画像データ２を加算することで、画像データ３を得ることができる。つまり、画像データ３は画像データ１および画像データ２の合成画像に相当する。なお、第３の実施形態においては受光面を２分割する例を示したが、受光面を３分割以上に分割してもよい。なお、画像データ３を作成するために画像データ１および画像データ２の合成する場合に、所定の重みづけを行ってもよいし、いずれか一方の画像を加工した後に加算してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１，２：撮像素子、１０，２０：画素、１００：マイクロレンズ、１０１ａ，１０１ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，２０１ａ，２０１ｂ，２０２ａ，２０２ｂ：光電変換部、１０３，２０３：転送ゲート電極、１０４：浮遊拡散領域、３００：撮像装置、３０１：第１レンズ群、３０２：絞り兼用シャッタ、３０３：第２レンズ群、３０５：第３レンズ群
【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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