(57)【要約】【課題】撮像用画素と焦点検出用画素とが撮像素子上で二次元状に配列されている場合であっても、焦点検出精度の低下を防ぐ。【解決手段】撮像装置は、撮像信号を出力する複数の撮像画素と、複数の焦点検出画素とが二次元状に配列された撮像素子１０１を備え、複数の撮像画素の各々は、色フィルタと、色フィルタを透過した光束を受光する光電変換部とを有し、複数の焦点検出画素の各々は、光束の一部が透過する色フィルタを有する第１光電変換部と、色フィルタを介さずに光束の他の一部を受光する第２光電変換部とを有する。【選択図】図１
2013003387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像信号を出力する複数の撮像画素と、複数の焦点検出画素とが二次元状に配列された撮像素子を備え、
前記複数の撮像画素の各々は、色フィルタと、前記色フィルタを透過した光束を受光する光電変換部とを有し、
前記複数の焦点検出画素の各々は、光束の一部が透過する色フィルタを有する第１光電変換部と、色フィルタを介さずに光束の他の一部を受光する第２光電変換部とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
撮像信号を出力する複数の撮像画素と、複数の焦点検出画素とが二次元状に配列された撮像素子を備え、
前記複数の撮像画素の各々は、所定の色配列規則に応じた色情報を有する前記撮像信号を出力する光電変換部を有し、
前記複数の焦点検出画素の各々は、前記色配列規則に応じた色情報を有する信号を出力する第１光電変換部と、特定波長の色情報を有する信号を出力する第２光電変換部を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の撮像装置において、
前記複数の焦点検出画素の各々の位置における前記撮像信号を、当該焦点検出画素の前記第１光電変換部からの第１信号に基づいて、補間処理により生成する補間手段を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の撮像装置において、
前記第１光電変換部の撮像感度と前記第２光電変換部の撮像感度とは互いに異なり、
前記補間手段は、前記第１光電変換部の撮像感度と前記第２光電変換部の撮像感度との相関関係に基づいて、前記第１信号の出力値を変換することにより、前記複数の焦点検出画素の各々の位置における前記撮像信号を生成することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の撮像装置において、
前記撮像画素の前記光電変換部の撮像感度と、前記第２光電変換部の撮像感度とは互いに異なり、
前記第１光電変換部は色情報を含む第１信号を出力し、
前記第２光電変換部は輝度情報を含む第２信号を出力し、
前記補間手段は、前記撮像画素の前記光電変換部の撮像感度と、前記第２光電変換部の撮像感度との相関関係に基づいて、前記第１信号の出力値を変換することにより、前記複数の焦点検出画素の各々の位置における前記撮像信号を生成することを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記複数の焦点検出画素の各々はマイクロレンズを有し、
前記第１光電変換部は、前記マイクロレンズを介さず前記光束の一部を受光し、前記第２光電変換部は、前記マイクロレンズを透過した前記光束の他の一部を受光することを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記複数の焦点検出画素の各々は、第１マイクロレンズと、前記第１マイクロレンズとはレンズ特性が異なる第２マイクロレンズを有し、
前記第１光電変換部は、前記第１マイクロレンズを透過した前記光束の一部を受光し、前記第２光電変換部は、前記第２マイクロレンズを透過した前記光束の他の一部を受光することを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記第１光電変換部の撮像感度特性と前記第２光電変換部の撮像感度特性とは互いに異なることを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記第１光電変換部の受光面積と、前記第２光電変換部の受光面積とは互いに異なることを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記第１光電変換部の撮像感度は、前記第２光電変換部の撮像感度よりも低感度であ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、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、撮像面に焦点検出用画素が組み込まれた撮像素子を有する撮像装置が知られている（たとえば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３０５０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、焦点検出用画素に所定の波長領域の光束を透過するカラーフィルタが設けられているため、焦点検出の精度が低下するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明による撮像装置は、撮像信号を出力する複数の撮像画素と、複数の焦点検出画素とが二次元状に配列された撮像素子を備え、複数の撮像画素の各々は、色フィルタと、色フィルタを透過した光束を受光する光電変換部とを有し、複数の焦点検出画素の各々は、光束の一部が透過する色フィルタを有する第１光電変換部と、色フィルタを介さずに光束の他の一部を受光する第２光電変換部とを有することを特徴とする。
請求項２に記載の発明による撮像装置は、撮像信号を出力する複数の撮像画素と、複数の焦点検出画素とが二次元状に配列された撮像素子を備え、複数の撮像画素の各々は、所定の色配列規則に応じた色情報を有する撮像信号を出力する光電変換部を有し、複数の焦点検出画素の各々は、色配列規則に応じた色情報を有する信号を出力する第１光電変換部と、特定波長の色情報を有する信号を出力する第２光電変換部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、焦点検出画素は、第１光電変換部から色情報を有する信号を出力できるとともに、第２光電変換部からは色情報を含まない信号を出力できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態によるデジタルカメラの要部構成を説明するブロック図
【図２】実施の形態によるデジタルカメラの撮像素子の一例を説明する図
【図３】撮像素子の概略回路構成を説明する図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
−第１の実施の形態−
図面を参照して、本発明による第１の実施の形態におけるカメラを説明する。図１はデジタルカメラ１の要部構成を示すブロック図である。デジタルカメラ１は、撮影レンズＬ１、撮像素子１０１、制御回路１０２、ＬＣＤ駆動回路１０３、液晶表示器１０４、操作部１０６、メモリカードインタフェース１０７およびレンズ駆動回路１１０を備えている。撮影レンズＬ１は、結像レンズや焦点調節レンズ等の種々の光学レンズ群を含んで構成される。なお、図１では撮影レンズＬ１を１枚のレンズで代表して表している。
【０００９】
撮像素子１０１は、撮像面上において行列状に多数配列されたＣＭＯＳ等の光電変換素子（画素）や画素の駆動を制御する各種の回路により構成される。撮像素子１０１は、後述する制御回路１０２の制御に応じて駆動して、撮影レンズＬ１を通して入力される被写体像を撮像し、撮像して得た撮像信号を出力する。なお、本実施の形態において、撮像素子１０１は、走査ラインごとに順次蓄積を開始する方式（いわゆるローリングシャッタ方式）により駆動される。
【００１０】
撮像素子１０１は、複数の撮像用画素１２１（図２）と、撮影レンズＬ１の撮影画面内に設定された複数の焦点検出位置に対応して設けられた、複数の対の焦点検出用画素１２２（図２）とを含んで構成される。そのため、撮像信号には、後述するように撮像用画素１２１から出力された画像信号と、焦点検出用画素１２２から出力された、対の光像に応じた焦点検出信号とが含まれる。なお、撮像素子１０１については、説明を後述する。
【００１１】
制御回路１０２は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有し、制御プログラムに基づいて、デジタルカメラ１の各構成要素を制御したり、各種のデータ処理を実行する演算回路である。制御プログラムは、制御回路１０２内の不図示の不揮発性メモリに格納されている。制御回路１０２は、焦点検出部１０２ｂ、画素補間部１０２ｃ、画像処理部１０２ｄおよび画像圧縮部１０２ｅを機能的に備える。
【００１２】
焦点検出部１０２ｂは、公知の瞳分割位相差式焦点検出（像面位相差式焦点検出）を行う。焦点検出部１０２ｂは、入力した対の光像に応じた焦点検出信号を用いて、撮影レンズＬ１の焦点調節状態を検出、すなわちデフォーカス量を算出する。焦点検出部１０２ｂは、算出したデフォーカス量に基づいて、撮影レンズＬ１に含まれる焦点調節レンズの合焦位置を検出して、焦点調節レンズの駆動量を算出する。焦点検出部１０２ｂは、算出した駆動量に応じて焦点調節レンズを駆動させるための駆動指示信号を後述するレンズ駆動回路１１０へ出力して、焦点調節レンズの合焦位置への駆動を制御させる。
【００１３】
画素補間部１０２ｃは、焦点検出用画素１２２が配列された位置における画像信号を、後述する補間処理により生成する。画像処理部１０２ｄは、撮像素子１０１から出力され、画素補間部１０２ｃにより補間処理が施された画像信号に対して、たとえばホワイトバランス調整やガンマ補正等の種々の画像処理を施して画像データを生成する。また、画像処理部１０２ｄは、メモリカード１０８に記録されている画像データに基づいて、後述する液晶表示器１０４に表示するための表示画像データを生成する。画像圧縮部１０２ｅは、画像処理部１０２ｄにより生成された画像データに対してＪＰＥＧなどの所定の方式により圧縮処理を行い、ＥＸＩＦなどの形式でメモリカード１０８へ記録する。
【００１４】
ＬＣＤ駆動回路１０３は、制御回路１０２の命令に基づいて液晶表示器１０４を駆動する回路である。液晶表示器１０４は、画像処理部１０２ｄで作成された表示画像データに対応する画像の表示を行う。液晶表示器１４には、デジタルカメラ１の各種動作を設定するためのメニュー画面が表示される。
【００１５】
操作部１０６はユーザによって操作される種々の操作部材に対応して設けられた種々のスイッチを含み、操作部材の操作に応じた操作信号を制御回路１０２へ出力する。操作部材は、たとえばレリーズボタンや、液晶表示器１０４にメニュー画面を表示させるためのメニューボタンや、各種の設定等を選択操作する時に操作される十字キー、十字キーにより選択された設定等を決定するための決定ボタン、撮影モードと再生モードとの間でデジタルカメラ１の動作を切替えるモード切替ボタン等を含む。
【００１６】
メモリカードインタフェース１０７は、メモリカード１０８が着脱可能なインタフェースである。メモリカードインタフェース１０７は、制御回路１０２の制御に基づいて、画像ファイルをメモリカード１０８に書き込んだり、メモリカード１０８に記録されている画像ファイルを読み出すインタフェース回路である。メモリカード１０８はコンパクトフラッシュ（登録商標）やＳＤカードなどの半導体メモリカードである。
【００１７】
レンズ制御回路１１０は、焦点調節レンズの光軸方向への駆動を制御する。焦点検出部１０２ｂから入力した駆動指示信号に応じて、たとえばパルスモータ等により構成される不図示のレンズ駆動部に対して駆動制御信号（パルス信号）を出力して、焦点調節レンズを合焦位置に駆動させる。
【００１８】
図２を参照しながら、撮像素子１０１、撮像用画素１２１および焦点検出用画素１２２について詳細に説明する。なお、図２は、撮像用画素１２１および焦点検出用画素１２２の撮像面の画素配列を表す平面図である。図２（ａ）は、撮像素子１０１の撮像面上において、二次元状に配列された複数の撮像用画素１２１と、撮像素子１０１の撮像面上の一部に組み込まれ、画素行方向に延在して配列された焦点検出用画素１２２との配置を示す。なお、図２（ａ）は撮像素子１０１の撮像面全体のうちの一部を代表して表す図であり、さらに、説明の都合上、焦点検出用画素１２２にドットを付して表す。図２（ｂ）は、図２（ａ）にて破線で囲まれた領域Ｘに含まれる撮像用画素１２１および焦点検出用画素１２２を拡大して示す図である。
【００１９】
図２（ｂ）に示すように、それぞれの撮像用画素１２１は、ＣＭＯＳ等により構成される第１光電変換部１２１ａと、第２光電変換部１２１ｂと、マイクロレンズ１２１ｃとを備えている。マイクロレンズ１２１ｃは第１光電変換部１２１ａの前段に設けられている。このため、第１光電変換部１２１ａは、マイクロレンズ１２１ｃを介して被写体光束を受光して被写体像を撮像し、撮像して得た第１画像信号を制御回路１０２へ出力する。第２光電変換部１２１ｂは、被写体像を撮像して第２画像信号を制御回路１０２へ出力する。第２光電変換部１２１ｂはマイクロレンズ１２１ｃを透過しない被写体光束を受光するので、第１光電変換部１２１ａよりも低感度で被写体の像を撮像する。また、図２（ｂ）に示すように、本実施の形態では、第１光電変換部１２１ａと第２光電変換部１２１ｂの受光面積を異ならせている。すなわち、第１光電変換部１２１ａの受光面積が第２光電変換部１２１ｂの受光面積よりも大きくなるように構成されている。
【００２０】
なお、第２光電変換部１２１ｂの前段にもマイクロレンズを設けるようにしてもよい。この場合、第２光電変換部１２１ｂの撮像感度が第１光電変換部１２１ａの撮像感度よりも低感度となるように、第２光電変換部１２１ｂの前段に配置されるマイクロレンズのレンズ特性（たとえばレンズ形状）はマイクロレンズ１２１ｃのレンズ特性とは異なるように形成される。また、第１光電変換部１２１ａの撮像感度特性と第２光電変換部１２１ｂの撮像感度特性とを異ならせることによって、第２光電変換部１２１ｂの撮像感度が第１光電変換部１２１ａの撮像感度よりも低感度となるように形成されていてもよい。この場合、第２光電変換部１２１ｂを形成するフォトダイオードに不純物を混入させればよい。あるいは、第１光電変換部１２１ａの不純物濃度よりも第２光電変換部１２１ｂの不純物濃度を高めてもよい。
【００２１】
焦点検出用画素１２２には、一対の焦点検出用画素１２２Ａと１２２Ｂとが複数含まれる。一対の焦点検出用画素１２２Ａと１２２Ｂは、それぞれＣＭＯＳ等により構成され、第１光電変換部１２２Ａａおよび１２２Ｂａ（総称する場合には符号１２２ａとする）と、第２光電変換部１２２Ａｂおよび１２２Ｂｂ（総称する場合には符号１２２ｂとする）と、マイクロレンズ１２２Ａｃおよび１２２Ｂｃ（総称する場合には符号１２２ｃとする）とを備える。
【００２２】
マイクロレンズ１２２ｃは、第１光電変換部１２２ａの前段に設けられている。このため、第１光電変換部１２２ａは、マイクロレンズ１２２ｃを介して被写体光束を受光して、焦点検出信号を制御回路１０２へ出力する。第２光電変換部１２２ｂは、被写体像を撮像して画像信号を制御回路１０２へ出力する。第２光電変換部１２２ｂはマイクロレンズ１２２ｃを透過しない被写体光束を受光するので、第１光電変換部１２２ａよりも低感度で被写体の像を撮像する。図２（ｂ）に示すように、第１光電変換部１２２ａの受光面積が第２光電変換部１２２ｂの受光面積よりも大きくなるように構成されている。なお、上述したように、第２光電変換部１２２ｂの前段にマイクロレンズ１２２ｃのレンズ特性とは異なるレンズ特性を有するマイクロレンズを設けてもよい。また、第１光電変換部１２２ａの撮像感度特性と第２光電変換部１２２ｂの撮像感度特性とを異ならせるものであってもよい。
【００２３】
撮像用画素１２１（第１光電変換部１２１ａおよび第２光電変換部１２１ｂ）および焦点検出画素１２２の第２光電変換部１２２ｂには、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）のカラーフィルタが、所定の色配列規則（たとえばベイヤー配列）に従って設けられている。その結果、撮像用画素１２１から出力される第１画像信号および第２画像信号、焦点検出画素１２２の第２光電変換部１２２ｂから出力される画像信号には、Ｒ，Ｇ，Ｂの色情報が含まれる。なお、図２（ｂ）において、各第１光電変換部１２１ａおよび１２２ａ、第２光電変換部１２１ｂおよび１２２ｂに付与した「Ｒ」，「Ｇ」，「Ｂ」の符号は、各画素に設けられたカラーフィルタの色（Ｒ（赤），Ｃ（緑），Ｂ（青））を示す。
【００２４】
図２（ｂ）に示すように、第１光電変換部１２２Ａａはマイクロレンズ１２２Ａｃの垂直二等分線に左辺を隣接する多角形（六角形）状を有する。第１光電変換部１２２Ｂａはマイクロレンズ１２２Ｂｃの垂直二等分線に右辺を隣接する多角形（六角形）状を有する。撮像素子１０１上で焦点検出画素１２２が配置された画素行では、焦点検出用画素１２２Ａと１２２Ｂとが水平方向（画素行方向）に交互に配置される。なお、第１光電変換部１２２Ａａ、１２２Ｂａは多角形（六角形）状であるものに限定されず、たとえば台形や半円形であってもよい。また、その形状の形成においては、第１光電変換部１２２ａの直上に配置された遮光マスクの開口部形状として成してもよい。
【００２５】
上記のように焦点検出用画素１２２Ａと１２２Ｂとが画素行方向に交互に配置されるので、一対の焦点検出用画素１２２は、被写体光束を受光して対の光像に応じた焦点検出信号を制御回路１０２に出力する。なお、焦点検出用画素１２２の第１光電変換部１２２Ａａおよび１２２Ｂａは、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタを備えず、広い可視光域の分光フィルタ（クリアフィルタ）を備える。そのため、焦点検出用画素１２２から出力される焦点検出信号には色情報が含まれず、輝度情報が含まれることになる。また、第１光電変換部１２２Ａａおよび１２２Ｂａはカラーフィルタを備えていないので、第２光電変換部１２２Ａｂおよび１２２Ｂｂよりも高感度で被写体光束を受光することができる。
【００２６】
図３に撮像素子１０１の概略回路構成を示す。図３においては、図２の領域Ｘのうち破線で囲んだ領域Ｙに含まれる、２つの撮像用画素１２１および１つの焦点検出用画素１２２の回路構成を代表して示す。撮像素子１０１は、垂直走査回路２２０および水平走査回路２２１を有する。撮像用画素１２１および焦点検出用画素１２２はそれぞれ、第１画素フォトダイオード（ＰＤ１）、第２画素フォトダイオード（ＰＤ２）、フローティングディフュージョン（ＦＤ）、第１トランスファーゲートスイッチ（ＴＸ１）、第２トランスファーゲートスイッチ（ＴＸ２）、リセットスイッチ（ＲＥＳＥＴ）、および画素アンプ（ＡＭＩ）等を備える。撮像用画素１２１および焦点検出用画素１２２はそれぞれ第１画素フォトダイオード（ＦＤ１）および第２画素フォトダイオード（ＰＤ２）を照射する被写体光束をその強度に応じて光電変換して、画像信号もしくは焦点検出信号として出力する。第１画素フォトダイオード（ＰＤ１）は上述した第１光電変換部１２１ａまたは１２２Ａａおよび１２２Ｂａに相当し、第２画素フォトダイオード（ＰＤ２）は第２光電変換部１２１ｂまたは１２２Ａｂおよび１２２Ｂｂに相当する。
【００２７】
撮像用画素１２１および焦点検出用画素１２２のそれぞれには、画素選択スイッチ２２２が設けられている。画素選択スイッチ２２２は、画像信号を読み出す撮像用画素１２１または焦点検出用画素１２２を個別に選択するためのスイッチである。画素選択スイッチ２２２は、垂直走査回路２２０によりオン／オフが制御される。
【００２８】
撮像素子１０１は、画素列毎に垂直信号線Ｌｎ、および垂直信号線Ｌｎごとに垂直線選択スイッチ２２３とＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路２２４とを有する。垂直線選択スイッチ２２３は、画素信号を読み出す撮像用画素１２１および焦点検出信号を読み出す焦点検出用画素１２２を画素列毎に選択するためのスイッチである。垂直走査回路２２０および水平走査回路２２１は、制御回路１０２の指示に応じて、画素選択スイッチ２２２および垂直線選択スイッチ２２３のオン／オフをそれぞれ制御する。
【００２９】
ユーザによるレリーズボタンの全押し操作に応じて操作部１０６から操作信号が出力されると、制御回路１０２は撮影開始を指示する信号を出力して、撮像素子１０１に画像信号を出力させる。すなわち、制御回路１０２は、撮像用画素１２１の第１トランスファーゲートスイッチ（ＴＸ１）および焦点検出用画素１２２の第２トランスファーゲートスイッチ（ＴＸ２）をオンさせる。そして、撮像用画素１２１の第１光電変換部１２１ａから画像信号が出力され、焦点検出用画素１２２の第２光電変換部１２２Ａｂおよび１２２Ｂｂから画像信号が出力される。
【００３０】
上述したように、撮像素子１０１のうち焦点検出用画素１２２（ここでは焦点検出画素１２２Ａおよび１２２Ｂのうち、便宜、上焦点検出画素１２２Ａについてのみ説明する）においては、それぞれ異なる撮像感度を有する第１光電変換部１２２Ａａおよび第２光電変換部１２２Ａｂが設けられている。したがって、制御回路１０２に入力された画像信号は、撮像用画素１２１の高感度の撮像領域である第１光電変換部１２１ａから出力された画像信号と、焦点検出用画素１２２の低感度の撮像領域である第２光電変換部１２２Ａｂから出力される画像信号とが含まれる。
【００３１】
画素補間部１０２ｃは、焦点検出用画素１２２の第２光電変換部１２２Ａｂから入力した画像信号を増幅して、焦点検出用画素１２２の第１光電変換部１２２Ａａからの信号として置換することにより補間処理を行う。この場合、画素補間部１０２ｃは、焦点検出用画素１２２の第１光電変換部１２２Ａａの撮像感度と第２光電変換部１２２Ａｂの撮像感度との相関関係に基づいて、第２光電変換部１２２Ａｂから入力した画像信号を増幅する。すなわち、画素補間部１０２ｃは、第１光電変換部１２２Ａａに対する第２光電変換部１２２Ａｂの撮像感度の相違量を増幅率として、第２光電変換部１２２Ａｂから出力された画像信号に乗じる。たとえば、第２光電変換部１２２Ａｂの撮像感度が第１光電変換部１２２Ａａの１／４の場合には、画素補間部１０２ｃは、第２光電変換部１２２Ａｂから入力した画像信号を４倍に増幅する。なお、この増幅率は、上述したように、カラーフィルタの有無、マイクロレンズの有無、マイクロレンズのレンズ特性、第２光電変換部１２２Ａｂの撮像感度特性、受光部面積等により予め決定され、所定のメモリ（不図示）に記録されている。そして、画素補間部１０２ｃは、補間処理を行う際に、記録された増幅率を参照する。
【００３２】
画素補間部１０２ｃは、上記の補間処理を全ての焦点検出用画素１２２について行う。その結果、撮像素子１０１上で焦点検出用画素１２２が配列された位置、すなわち焦点検出位置における画像信号が生成される。
【００３３】
以上で説明した第１の実施の形態によるデジタルカメラ１によれば、以下の作用効果が得られる。
（１）撮像素子１０１には撮像信号を出力する複数の撮像用画素１２１と、複数の焦点検出用画素１２２とが二次元状に配列されている。複数の撮像用画素１２１の各々は、カラーフィルタと、カラーフィルタを透過した光束を受光する第１光電変換部１２１ａとを有するようにした。さらに、複数の焦点検出用画素１２２の各々は、光束の一部が透過するカラーフィルタを有する第２光電変換部１２２Ａｂ，１２２Ｂｂと、カラーフィルタを介さずに光束の他の一部を受光する第１光電変換部１２２Ａａ，１２２Ｂａとを有するようにした。その結果、撮像素子１０１に焦点検出用画素１２２が組み込まれて構成されている場合であっても、焦点検出用画素１２２が配列された位置における色情報を取得することができる。さらに、カラーフィルタが設けられていない第１光電変換部１２２Ａａ，１２２Ｂａから焦点検出用信号が出力されるので、焦点検出精度の低下を防ぐことができる。
【００３４】
（２）さらには、複数の撮像用画素１２１の各々は、所定の色配列規則であるベイヤー配列に応じた色情報を有する画像信号を出力する第１光電変換部１２１を有するようにした。そして、複数の焦点検出用画素１２２の各々は、ベイヤー配列に応じた色情報を有する画像信号を出力する第２光電変換部１２２Ａｂ、１２２Ｂｂと、特定波長として全波長の光束を受光して焦点検出信号を出力する第１光電変換部１２２Ａａ、１２２Ｂａとを有するようにした。したがって、上記の（１）と同様に、撮像素子１０１に焦点検出用画素１２２が組み込まれて構成されている場合であっても、焦点検出用画素１２２が配列された位置における色情報を取得しつつ、焦点検出精度の低下を防ぐことができる。
【００３５】
（３）画素補間部１０２ｃは、複数の焦点検出用画素１２２（１２２Ａ、１２２Ｂ）の各々の位置における画像信号を、焦点検出用画素１２２の第２光電変換部１２２Ａｂ、１２２Ｂｂからの画像信号に基づいて、補間処理により生成するようにした。本実施の形態においては、第１光電変換部１２２Ａａ、１２２Ｂａの撮像感度と第２光電変換部１２２Ａｂ、１２２Ｂｂの撮像感度とは互いに異なるようにした。そのため、画素補間部１０２ｃは、第１光電変換部１２２Ａａ、１２２Ｂａの撮像感度と第２光電変換部１２２Ａｂ、１２２Ｂｂの撮像感度との相関関係に基づいて、第２光電変換部１２２Ａｂ、１２２Ｂｂから出力された画像信号の出力値を変換、すなわち増幅させることにより、複数の焦点検出用画素１２２の各々の位置における画像信号を生成するようにした。したがって、焦点検出用画素１２２が配置された周辺の撮像用画素１２１からの出力に基づいて色情報を有する画像信号を生成する従来技術による補間処理を行うことなく、焦点検出用画素１２２の位置における画像信号を生成できる。その結果、従来技術による補間処理にともなう処理負荷の増加、消費電力の増加を防ぐことができる。
【００３６】
−第２の実施の形態−
図面を参照して、本発明による第２の実施の形態について説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、焦点検出用画素の第１光電変換部から出力された焦点検出信号をも用いて補間処理を行う点で、第１の実施の形態と異なる。
【００３７】
ユーザによるレリーズボタンの全押し操作に応じて操作部１０６から操作信号が出力されると、制御回路１０２は撮影開始を指示する信号を出力して、撮像素子１０１に画像信号を出力させる。制御回路１０２は、撮像用画素１２１および焦点検出用画素１２２の第１トランスファーゲートスイッチ（ＴＸ１）をオンさせる。さらに、制御回路１０２は焦点検出用画素１２２の第２トランスファーゲートスイッチ（ＴＸ２）をオンさせる。その結果、撮像用画素１２１の第１光電変換部１２１ａおよび焦点検出用画素１２２の第２光電変換部１２２Ａｂ、１２２Ｂｂから画像信号が出力され、焦点検出用画素１２２の第１光電変換部１２２Ａａ、１２２Ｂａから焦点検出信号が出力される。
【００３８】
上述したように、第２光電変換部１２２Ａｂ、１２２Ｂｂにはカラーフィルタが設けられている。このため、第２光電変換部１２２Ａｂ、１２２Ｂｂから出力される画像信号には、Ｒ，Ｇ，Ｂの色情報が含まれている。また、焦点検出用画素１２２の第１光電変換部１２２Ａａ、１２２Ｂａにはカラーフィルタが設けられていない。したがって、第１光電変換部１２２Ａａ、１２２Ｂａから出力される焦点検出信号には輝度情報が含まれる。
【００３９】
画素補間部１０２ｃは、焦点検出用画素１２２から出力された輝度情報を含む焦点検出信号を用いて、周辺の撮像用画素１２１と焦点検出用画素１２２とに入射する被写体光束の輝度差を検出する。換言すると、画素補間部１０２ｃは、焦点検出用画素１２２に入射する被写体光束に対する撮像用画素１２１に入射する被写体光束の明るさの割合を算出する。図２（ｂ）に示す焦点検出用画素１２２Ａの第２光電変換部１２２ＡｂはＧ（緑）のカラーフィルタを備えている。したがって、画素補間部１０２ｃは、Ｇ(緑)のカラーフィルタを備え、かつ焦点検出用画素１２２Ａの近傍に配置された撮像用画素１２１Ａから出力された画像信号における輝度情報と、焦点検出用画素１２２Ａから出力された焦点検出信号の輝度情報とを比較する。
【００４０】
この場合、画素補間部１０２ｃは、第１光電変換部１２１ａの撮像感度および第１光電変換素子１２２Ａａ、１２２Ｂａの撮像感度の相関関係に基づいて予め決定された係数を、第１光電変換素子１２２Ａａ、１２２Ｂａからの焦点検出信号に乗算する。上記の係数は、カラーフィルタの有無、および第１光電変換部１２１ａおよび１２２Ａａ、１２２Ｂａの受光部面積の相違に基づいて決定され、予め所定のメモリ（不図示）に記録されている。そして、画素補間部１０２ｃは、係数が乗算された焦点検出信号と、第１光電変換部１２１ａから出力された画像信号とを比較して、焦点検出用画素１２２に入射する被写体光束に対する撮像画素１２１に入射する被写体光束の明るさの割合を算出する。
【００４１】
さらに、画素補間部１０２ｃは、第１の実施の形態と同様にして、焦点検出用画素１２２の第１光電変換部１２２Ａａ、１２２Ｂａの撮像感度と第２光電変換部１２２Ａｂ、１２２Ｂａの撮像感度との相関関係に基づいて、第２光電変換部１２２Ａｂ、１２２Ｂａから入力した画像信号を増幅する。すなわち、画素補間部１０２ｃは、第１光電変換部１２２Ａａ、１２２Ｂａに対する第２光電変換部１２２Ａｂ、１２２Ｂｂの撮像感度の相違量を増幅率として、第２光電変換部１２２Ａｂ、１２２Ｂｂから出力された画像信号に乗じる。そして、画素補間部１０２ｃは、増幅後の画像信号に対して、上記のようにして算出した明るさの割合を乗算する。以後、画像処理部１０２ｄで行われる画像処理では、明るさの割合が乗算された画像信号が、焦点検出用画素１２２Ａから出力された画像信号に置き換えて使用される。
【００４２】
画素補間部１０２ｃは、上記の補間処理を全ての焦点検出用画素１２２について行う。その結果、撮像素子１０１上で焦点検出用画素１２２が配列された位置、すなわち焦点検出位置における画像信号が生成される。
【００４３】
以上で説明した第２の実施の形態によるデジタルカメラ１によれば、第１の実施の形態のデジタルカメラ１により得られた作用効果に加えて、以下の作用効果が得られる。
撮像用画素１２１の第１光電変換部１２１ａの撮像感度と、焦点検出用画素１２２の第１光電変換部１２２Ａａ、１２２Ｂａの撮像感度とは互いに異なるようにした。そして、焦点検出用画素１２２の第１光電変換部１２２Ａａ、１２２Ｂａは輝度情報を含む焦点検出信号を出力し、第２光電変換部１２２Ａｂ、１２２Ｂｂは色情報を含む画像信号を出力するようにした。画素補間部１０２ｃは、撮像用画素１２１の第１光電変換部１２１ａの撮像感度と、焦点検出用画素１２２の第１光電変換部１２２Ａａ、１２２Ｂａの撮像感度との相関関係に基づいて、第２光電変換部１２２Ａｂ、１２２Ｂｂからの画像信号の出力値を変換、すなわち増幅する。その結果、焦点検出用画素１２２が配列された位置において、周囲に配置された撮像用画素１２１から出力された画像信号との輝度のバランスが取れた画像信号を生成することができる。したがって、生成される画像信号に対応する画像の画質低下を防ぐことができる。
【００４４】
以上で説明した第１および第２の実施の形態のデジタルカメラ１を、以下のように変形できる。
（１）焦点検出用画素１２２の第１光電変換部１２２Ａａ、１２２Ｂａにカラーフィルタを設け、特定波長の周波数を有する被写体光束を受光させてもよい。第１光電変換部１２２ａに、たとえばＧ（緑）のカラーフィルタを設けることができる。この場合、画素補間部１０２ｃによる補間処理は、第１または第２の実施の形態において説明した方法と同様にして行われる。なお、第１光電変換部１２２Ａａ、１２２Ｂａにカラーフィルタを設けた場合には、第１の実施の形態における増幅率や第２の実施の形態における係数がカラーフィルタの特性を反映した値となる。
【００４５】
（２）第１光電変換部１２１ａおよび１２２Ａａ、１２２Ｂａの撮像感度が低感度、第２光電変換部１２１ｂおよび１２２Ａｂ、１２２Ｂｂの撮像感度が高感度となるように撮像素子１０１を形成してもよい。この結果、第１光電変換部１２２Ａａ、１２２Ｂａがカラーフィルタを備えないことに起因して、第１光電変換部１２２Ａａ、１２２Ｂａの蓄積電荷が短時間で飽和することを防ぐことができる。
【００４６】
（３）撮像素子１０１に設けられたＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタの配列はベイヤー配列に限定されない。Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタの配列が、いわゆるＧストライプ配列となるように設けられていてもよい。
（４）撮像用画素１２１が第１光電変換部１２１ａと第２光電変換部１２１ｂの２つの光電変換部を有するものとして説明したが、光電変換部を１つだけ有するものであってもよい。
【００４７】
また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。説明に用いた実施の形態および変形例は、それぞれを適宜組合わせて構成しても構わない。
【符号の説明】
【００４８】
１０１…撮像素子、  １０２…制御回路、
１０２ｃ…画素補間部、  １２１…撮像用画素、
１２１ａ…第１光電変換部、  １２１ｂ…第２光電変換部、
１２２…焦点検出用画素、  １２２Ａａ、１２２Ｂａ…第１光電変換部、
１２２Ａｂ、１２２Ｂｂ…第２光電変換部、  １２２Ａｃ、１２２Ｂｃ…マイクロレンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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