(57)【要約】【課題】光電変換領域の周辺部においても焦点検出を適切に行える撮像素子を得る。【解決手段】撮像素子２１２は、光学系からの光が入射される撮像領域２１２ａに二次元状に配置され、光電変換部が光学系の焦点検出用の信号を生成する第１の画素と、撮像領域２１２ａの中央より像高が大きな一部の領域５００に配置され、光電変換部が光学系の焦点検出用の信号を生成する第１の画素とは異なる第２の画素とを備える。【選択図】図２
2017195342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系からの光が入射される撮像領域に二次元状に配置され、光電変換部が前記光学系の焦点検出用の信号を生成する第１の画素と、
前記撮像領域の中央より像高が大きな一部の領域に配置され、光電変換部が前記光学系の焦点検出用の信号を生成する前記第１の画素とは異なる第２の画素とを備える撮像素子。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像素子において、
前記第１の画素は、複数の光電変換部がそれぞれ前記焦点検出用の信号を生成する撮像素子。
【請求項３】
光学系からの光が入射される撮像領域に二次元状に配置され、複数の光電変換部がそれぞれ光電変換を行う第１の画素と、
前記撮像領域の周辺部に配置され、光電変換部が前記光学系の焦点調節状態の検出用の光電変換を行う第２の画素とを備える撮像素子。
【請求項４】
請求項３に記載の撮像素子において、
前記周辺部は、前記撮像領域の中央よりも像高が大きい撮像素子。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第１の画素は、前記光学系の瞳の複数の異なる領域を通過した光束を前記複数の光電変換部によってそれぞれ光電変換し、複数の光電変換信号を個々に出力、または加算して出力する撮像素子。
【請求項６】
請求項５に記載の撮像素子において、
前記第１の画素および前記第２の画素は、それぞれ２つの光電変換部によって前記光電変換を行う撮像素子。
【請求項７】
請求項６に記載の撮像素子において、
前記第２の画素は、前記撮像領域の外縁から所定の画素数の領域、または前記撮像領域の外縁から所定の範囲の領域に配置される撮像素子。
【請求項８】
請求項６または７に記載の撮像素子において、
前記第１の画素は、第１の光電変換部と第２の光電変換部とにより、前記光学系の瞳の第１の領域と第２の領域とをそれぞれ通過した第１の光束と第２の光束とをそれぞれ光電変換する撮像素子。
【請求項９】
請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第２の画素は、
対となる２つの画素のうちの一方の画素における第１の光電変換部と第２の光電変換部とにより、前記光学系の瞳の第１の領域を通過した第１の光束を光電変換し、
前記対となる２つの画素のうちの他方の画素における第１の光電変換部と第２の光電変換部とにより、前記光学系の瞳の第２の領域を通過した第２の光束を光電変換する撮像素子。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の撮像素子において、
前記第１の画素における前記第１の光電変換部および第２の光電変換部の間に、入射光を遮る遮光部材を有する撮像素子。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第２の画素は、前記光学系のデフォーカス量が所定の判定閾値より大きい大デフォーカス状態用の画素を含む撮像素子。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第２の画素は、複数の前記第１の画素の間に所定の割合で配置される撮像素子。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第２の画素は、ベイヤー配列の色フィルタにおけるＧＢライン上に配置される撮像素子。
【請求項１４】
撮像面の中央部に配列され、撮像光学系の瞳の第１の領域および第２の領域をそれぞれ通過した第１の光束および第２の光束をそれぞれ受光する第１の光電変換部および第２の光電変換部を有する複数の第１の画素と、前記撮像面の周辺部に配列され、前記第１の領域を通過した第１の光束を受光し得る第１の光電変換部および第２の光電変換部を有する複数の第２の画素と、前記撮像面の周辺部に前記第２の画素と交互に配列され、前記第２の領域を通過した第２の光束を受光し得る第１の光電変換部および第２の光電変換部を有する複数の第３の画素と、を有する撮像素子と、
前記複数の第１の画素の第１の光電変換部および第２の光電変換部からの出力信号に基づき前記撮像光学系の焦点検出を行うとともに、前記第２の画素の前記第１の光電変換部からの出力信号と、前記第３の画素の前記第２の光電変換部からの出力信号とに基づき前記撮像光学系の焦点検出を行う焦点検出部と、を備える電子機器。
【請求項１５】
請求項１４に記載の電子機器において、
前記焦点検出部は、前記第２の画素の前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部からの出力信号の加算信号と、前記第３の画素の前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部からの出力信号の加算信号とに基づき前記撮像光学系の焦点検出を行う電子機器。
【請求項１６】
請求項１５に記載の電子機器において、
前記第２の画素は、前記第２の光電変換部の一部または全部を被覆する第１の遮光部材を有し、
前記第３の画素は、前記第１の光電変換部の一部または全部を被覆する第２の遮光部材を有する電子機器。
【請求項１７】
請求項１６に記載の電子機器において、
前記第１の遮光部材はさらに、前記第２の画素の前記第１の光電変換部の一部を被覆し、
前記第２の遮光部材はさらに、前記第３の画素の前記第２の光電変換部の一部を被覆する電子機器。
【請求項１８】
請求項１４から請求項１７のいずれか一項に記載の電子機器において、
画像データを生成する画像生成部と、
前記画像データを補間する補間部と、をさらに備え、
前記第２の画素および第３の画素が交互に配列された複数の画素列は、前記撮像面の周辺部に離散的に配置され、
前記第１の画素は、前記撮像面の周辺部にも配置され、
前記補間部は、前記第２の画素および第３の画素の周囲に位置する前記第１の画素の第１の光電変換部および第２の光電変換部の出力信号を用いて、前記第２の画素および第３の画素の位置における撮像信号を補間し、
前記画像生成部は、前記第１の画素の第１の光電変換部および第２の光電変換部の出力信号の加算信号と前記補間部により補間された撮像信号とに基づき画像データを生成する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの光電変換部を設けた画素が画素領域に配置され、瞳分割位相差方式の焦点検出を行う技術が知られている（特許文献１参照）。このような技術では、画素領域の周辺部の画素の信号では焦点検出が困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特開２００２−３１４０６２号公報
【発明の概要】
【０００４】
本発明の第１の態様による撮像素子は、光学系からの光が入射される撮像領域に二次元状に配置され、光電変換部が前記光学系の焦点検出用の信号を生成する第１の画素と、前記撮像領域の中央より像高が大きな一部の領域に配置され、光電変換部が前記光学系の焦点検出用の信号を生成する前記第１の画素とは異なる第２の画素とを備える。
本発明の第２の態様による撮像素子は、光学系からの光が入射される撮像領域に二次元状に配置され、複数の光電変換部がそれぞれ光電変換を行う第１の画素と、撮像領域の周辺部に配置され、光電変換部が光学系の焦点調節状態の検出用の光電変換を行う第２の画素とを備える。
本発明の第３の態様による電子機器は、撮像面の中央部に配列され、撮像光学系の瞳の第１の領域および第２の領域をそれぞれ通過した第１の光束および第２の光束をそれぞれ受光する第１の光電変換部および第２の光電変換部を有する複数の第１の画素と、撮像面の周辺部に配列され、第１の領域を通過した第１の光束を受光し得る第１の光電変換部および第２の光電変換部を有する複数の第２の画素と、撮像面の周辺部に第２の画素と交互に配列され、第２の領域を通過した第２の光束を受光し得る第１の光電変換部および第２の光電変換部を有する複数の第３の画素と、を有する撮像素子と、複数の第１の画素の第１の光電変換部および第２の光電変換部からの出力信号に基づき撮像光学系の焦点検出を行うとともに、第２の画素の第１の光電変換部からの出力信号と、第３の画素の第２の光電変換部からの出力信号とに基づき撮像光学系の焦点検出を行う焦点検出部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】一実施形態によるデジタルカメラの要部構成を示す横断面図である。
【図２】撮像素子を説明する平面図である。
【図３】図３(a)〜図３(c)は、画素を拡大した断面図である。
【図４】画素および周辺回路の回路図である。
【図５】画素の配列の一部を拡大した図である。
【図６】色フィルタを例示する図である。
【図７】図７(a)は専用画素を説明する図、図７(b)は専用画素を詳しく表した拡大図である。
【図８】専用画素を詳しく表した拡大図である。
【図９】図９(a)は専用画素を説明する図、図９(b)は専用画素を詳しく表した拡大図である。
【図１０】専用画素を詳しく表した拡大図である。
【図１１】瞳分割位相差方式による焦点検出光束を説明するための撮像素子の断面図である。
【図１２】瞳分割位相差方式による焦点検出光束を説明するための撮像素子の断面図である。
【図１３】専用画素を例示する図である。
【図１４】図１４(a)および図１４(b)は、測距瞳面および測距瞳を説明する図である。
【図１５】変形例２における画素の配列の一部を拡大した図である。
【図１６】大デフォーカス用専用画素を表した拡大図である。
【図１７】複数の専用画素を説明する図である。
【図１８】専用画素を離散的に配置した第１例を説明する図である。
【図１９】専用画素を離散的に配置した第２例を説明する図である。
【図２０】専用画素を離散的に配置した第３例を説明する図である。
【図２１】変形例６における専用画素を例示する図である。
【図２２】変形例６における専用画素を例示する図である。
【図２３】図２３(a)はスマートフォンの正面を例示する図、図２３(b)はスマートフォンの背面を例示する図である。
【図２４】眼鏡型ウェアラブル機器の外観を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
一実施の形態による固体撮像素子は、１つのマイクロレンズに対して複数の光電変換部を有する画素が、固体撮像素子で画像を生成する光電変換領域の全域にわたって配置される。上記光電変換領域の中央部においては、画素ごとに読み出された一対の光電変換信号が、瞳分割位相差方式の焦点検出に用いられる。
【０００７】
上記光電変換領域の中央部では、光電変換部に対してほぼ垂直に光が入射するのに対し、上記光電変換領域の中央部より外側に位置する周辺部（中央部よりも像高が大きい）では、光電変換部に対して斜めに光が入射される。このため、光電変換領域の周辺部には、あらかじめ、斜めに光が入射される場合に適した複数の専用画素を設けておく。これにより、上記光電変換領域の周辺部においても、瞳分割位相差方式の焦点検出を適切に行うことが可能になる。
以下、図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】
＜デジタルカメラの要部構成＞
本実施形態による固体撮像素子を搭載する電子機器として、レンズ交換式のデジタルカメラを例にあげて説明する。図１は、デジタルカメラ２０１の要部構成を示す横断面図である。デジタルカメラ２０１は、撮像レンズ２０２とカメラボディ２０３とで構成される。撮像レンズ２０２は、マウント部２０４を介してカメラボディ２０３に装着される。
なお、レンズ交換式でなく、撮像レンズ２０２とカメラボディ２０３とを一体に構成したレンズ一体型のデジタルカメラ２０１としてもよい。
【０００９】
撮像レンズ２０２は、レンズ２０９と、ズーミングレンズ２０８と、フォーカシングレンズ２１０と、絞り２１１と、レンズ制御装置２０６とを有する。撮像レンズ２０２は、被写体像をカメラボディ２０３側の撮像素子２１２に結像させる。絞り２１１は、光軸Ａｘを中心に開口径を変化させることにより、撮像レンズ２０２を通過する被写体光束を制限する。
【００１０】
レンズ制御装置２０６は、不図示のマイクロコンピュータ、メモリ、駆動制御回路などから構成される。レンズ制御装置２０６は、焦点調節時にフォーカシングレンズ２１０を光軸Ａｘ方向に進退移動させるためのレンズ駆動を制御する他、絞り調節時には絞り２１１の開口径を変更するための絞り駆動を制御する。また、レンズ制御装置２０６は、ズーミングレンズ２０８およびフォーカシングレンズ２１０の位置検出や、絞り２１１の開口径の検出なども行う。
【００１１】
レンズ制御装置２０６はさらに、後述するボディ制御装置２１４と通信を行う。この通信では、撮像レンズ２０２からカメラボディ２０３へレンズ情報（レンズ位置や絞り２１１の開口径など）が送信され、カメラボディ２０３から撮像レンズ２０２へカメラ情報（デフォーカス量や絞り値など）が送信される。
【００１２】
カメラボディ２０３は、撮像素子２１２と、ボディ制御装置２１４と、液晶表示素子駆動回路２１５と、液晶表示素子２１６と、接眼レンズ２１７とを有し、メモリカード２１９が着脱可能に構成されている。撮像素子２１２は、光電変換部を有する画素が二次元状に配列された固体撮像素子である。撮像素子２１２の詳細については後述する。
【００１３】
ボディ制御装置２１４は、不図示のマイクロコンピュータ、メモリ、駆動制御回路などから構成される。ボディ制御装置２１４は、撮像素子２１２の露光制御と、撮像素子２１２によって光電変換された信号の読み出しと、撮像素子２１２から読み出された信号に基づく焦点検出演算と、焦点検出演算結果を用いた撮像レンズ２０２の焦点調節と、撮像素子２１２から読み出された信号に対する画像処理と、画像処理後の画像データの記録など、デジタルカメラ２０１の動作全般を制御する。また、ボディ制御装置２１４は、電気接点２１３を介して撮像レンズ２０２内のレンズ制御装置２０６と通信を行う。通信内容は、上述したレンズ情報とカメラ情報である。
【００１４】
液晶表示素子２１６は、ＥＶＦ(Electronic View Finder)として機能する。液晶表示素子駆動回路２１５は、撮像素子２１２から読み出された信号に基づき、ライブビュー画像を液晶表示素子２１６に表示させる。ライブビュー画像は、記録用の撮像に先だって所定のフレームレート（例えば、３０ｆｐｓ）で繰り返し撮像するモニタ用画像である。撮影者は、接眼レンズ２１７を介して液晶表示素子２１６に表示されたライブビュー画像を観察する。
【００１５】
メモリカード２１９は、画像データ等を保存する記録媒体である。メモリカード２１９に対する画像データの記録、およびメモリカード２１９に記録されている画像データの読み出しは、ボディ制御装置２１４が行う。
【００１６】
上記デジタルカメラ２０１において、撮像レンズ２０２を通過した光束により、撮像素子２１２の受光面上に被写体像が形成される。被写体像は、撮像素子２１２によって光電変換（撮像）される。撮像素子２１２からは、画像の信号と、焦点検出の信号とが読み出され、ボディ制御装置２１４へ送られる。
【００１７】
ボディ制御装置２１４は、撮像素子２１２から読み出された焦点検出の信号に基づいて一対の信号間での像ズレ量を検出し、検出した像ズレ量に基づいてデフォーカス量を算出する。ボディ制御装置２１４は、デフォーカス量が許容値を超えている場合に合焦していないと判断し、撮像レンズ２０２のレンズ制御装置２０６へデフォーカス量とレンズ駆動指示とを送る。レンズ制御装置２０６が、フォーカシングレンズ２１０をデフォーカス量分駆動することにより、自動焦点（ＡＦ）調節が行われる。
【００１８】
＜撮像素子の説明＞
図２は、撮像素子２１２を説明する平面図である。図３(a)は、画素３００を拡大した断面図である。図２の撮像素子２１２には、画像を生成する領域２１２ａ内に画素３００が二次元状に配列される。図３(a)の画素３００はそれぞれ、１つのマイクロレンズ１０に対して２つの光電変換部Ｓ１、Ｓ２を有する。光電変換部Ｓ１とＳ２の受光面積は、略等しく構成されている。本実施形態では、１画素につき２つの光電変換部Ｓ１およびＳ２を水平方向に並べた画素３００が、図２の領域２１２ａの全域にわたって配置される例を説明する。
【００１９】
各画素３００の光電変換部Ｓ１、Ｓ２は、周辺回路からの駆動信号にしたがってそれぞれ光電変換を行い、光電変換された信号を出力する。図４は、画素３００および周辺回路の回路図である。光電変換部Ｓ１およびＳ２は、それぞれフォトダイオードによって構成される。
【００２０】
画素３００の光電変換部Ｓ１およびＳ２は、それぞれが入射光に応じた電荷を生成する。光電変換部Ｓ１によって生成された電荷は、転送トランジスタＴｘｎ１を介して垂直信号線２５１側に位置するＦＤ(フローティング拡散)領域へ転送される。ＦＤ領域は電荷を受け取り、その電荷を電圧に変換する。ＦＤ領域の電位に応じた信号は、増幅トランジスタＡＭＰによって増幅される。そして、「行」選択トランジスタＳＥＬによって選択された「行」の信号として、垂直信号線２５１を介して読み出される。リセットトランジスタＲＥＳは、ＦＤ領域の電位をリセットするリセット部として動作する。
【００２１】
一方、光電変換部Ｓ２によって生成された電荷は、転送トランジスタＴｘｎ２を介して垂直信号線２５２側に位置するＦＤ(フローティング拡散)領域へ転送される。ＦＤ領域は電荷を受け取り、その電荷を電圧に変換する。ＦＤ領域の電位に応じた信号は、増幅トランジスタＡＭＰによって増幅される。そして、「行」選択トランジスタＳＥＬによって選択された「行」の信号として、垂直信号線２５２を介して読み出される。リセットトランジスタＲＥＳは、ＦＤ領域の電位をリセットするリセット部として動作する。周辺回路は、ボディ制御装置２１４からの指示により、所定のタイミングで上記駆動信号を出力する。
【００２２】
なお、光電変換部Ｓ１による信号が垂直信号線２５１を介して読み出され、光電変換部Ｓ２による信号が垂直信号線２５２を介して読み出される場合を例示したが、光電変換部Ｓ１と光電変換部Ｓ２との間で共通のＦＤ領域を用いることにより、光電変換部Ｓ１による信号と、光電変換部Ｓ２による信号とを１本の垂直信号線を介して読み出すように構成してもよい。
【００２３】
図３(a)に戻り、光電変換部Ｓ１とＳ２との間には、分離遮光部材２０ａが設けられる。分離遮光部材２０ａを設けることにより、光電変換部Ｓ１と光電変換部Ｓ２との間に入射される光を遮る。光電変換部Ｓ１と光電変換部Ｓ２との間に光が入射された場合、入射光が光電変換部Ｓ１およびＳ２へ漏洩してしまい、光電変換部Ｓ１と光電変換部Ｓ２との間で信号の分離度が低下する。しかしながら、分離遮光部材２０ａを設けることによって光電変換部Ｓ１と光電変換部Ｓ２との間に入射される光を遮ることで、光電変換部Ｓ１と光電変換部Ｓ２との間の信号の分離度の低下を避けることができる。
【００２４】
なお、図３(a)に例示した三角形の断面形状を有する分離遮光部材２０ａに代えて、図３(b)に例示する台形の断面形状を有する分離遮光部材２０ｂ、または、図３(c)に例示する釣り鐘形の断面形状を有する分離遮光部材２０ｃを設けてもよい。いずれの分離遮光部材も、光電変換部Ｓ１や光電変換部Ｓ２へ斜め方向から直接入射する光を妨げないように、分離遮光部材の断面形状の下側の幅よりも上側の幅が狭くなるように構成されている。
【００２５】
図５は、領域２１２ａに設けられた画素３００の配列の一部を拡大した図である。図６は、図５の各画素３００の位置に対応して設けられた色フィルタ３１０を例示する図である。色フィルタは赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３種類がベイヤー配列されており、それぞれの色に対応する分光特性を有する。
【００２６】
図６の色フィルタ３１０が設けられた図５の画素３００から読み出された信号は、画像の信号としての使用と、焦点検出の信号としての使用が可能である。ボディ制御装置２１４は、画像の信号として使用する場合と、焦点検出の信号として使用する場合とを切替える。
【００２７】
ボディ制御装置２１４は、ライブビュー画像を取得する場合や記録用画像を取得する場合には、画素３００から読み出された信号を画像の信号として用いる。画素３００から読み出された信号を画像の信号として用いる場合、ボディ制御装置２１４は、各画素３００における２つの光電変換部Ｓ１およびＳ２からの信号が加算された信号を、その画素位置における画像の信号とする。
【００２８】
ボディ制御装置２１４は、焦点調節時には、設定されたフォーカスエリアに対応する画素３００から読み出された信号を焦点検出の信号として用いる。フォーカスエリアは、瞳分割位相差方式の焦点検出用の位相差情報を取得するエリアであり、焦点検出エリア、測距点、オートフォーカス（ＡＦ）ポイントとも称される。ボディ制御装置２１４は、例えば、図２の領域２１２ａのうち中央部４００（斜線で示す）にあらかじめ設けられた１５個のフォーカスエリア１０１のうち、設定されたフォーカスエリアに対応する画素３００から焦点検出の信号を読み出す。
【００２９】
＜専用画素＞
図２の領域２１２ａのうち中央部４００より外側の周辺部５００には、上述した専用画素が設けられる。専用画素は、瞳分割位相差方式の焦点検出用の位相差情報を取得する。像高Ｈは、領域２１２ａの中心から外側に向かって大きくなるので、中央部４００よりも像高Ｈが大きい周辺部５００に専用画素を設けている。図２の例では、領域２１２ａのうち、例えば、水平方向および垂直方向において領域２１２ａの各辺の長さの４／５で囲まれる領域を中央部４００とする。そして、領域２１２ａのうち中央部４００に含まれない領域を周辺部５００とする。
【００３０】
上記４／５は一例であり、２／３であってもよい。すなわち、水平方向および垂直方向において領域２１２ａの各辺の長さの２／３で囲まれる領域を中央部４００とし、領域２１２ａのうち中央部４００に含まれない領域を周辺部５００としてもよい。
なお、領域２１２ａの各辺の長さに基づいて中央部４００と周辺部５００の境界を定義する代わりに、領域２１２ａにおける外縁の画素位置からの画素数に基づいて中央部４００と周辺部５００の境界を定義してもよい。例えば、領域２１２ａにおける外縁の画素位置から１００画素までを周辺部５００とし、この周辺部５００の内側を中央部４００とする。
【００３１】
専用画素は、図７(a)に例示するような遮光部材Ｂが設けられた画素４１０であり、焦点検出の信号のみを出力し、画像の信号を出力しない。図７(a)は、図２のフォーカスエリア１０２に対応する専用画素４１０を説明する図である。本実施形態では、周辺部５００において焦点検出を行うためにあらかじめ設けられた４つのフォーカスエリア１０２〜１０５に対応する位置に、専用画素４１０または後述する専用画素４２０が設けられる。ボディ制御装置２１４は、周辺部５００において焦点検出を行う場合、フォーカスエリア１０２〜１０５のうち、設定されたフォーカスエリアに対応する専用画素４１０（４２０）から読み出された信号を焦点検出の信号として用いる。
【００３２】
（１）専用画素を水平方向に並べる例
図７(a)において、専用画素４１０の並ぶ方向は水平方向であり、２つの光電変換部Ｓ１、Ｓ２の並ぶ方向と同じである。専用画素４１０は、図６に例示した色フィルタ３１０の緑（Ｇ）、青（Ｂ）が交互に現れるＧＢ水平ラインに配置される。専用画素４１０の位置には、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色フィルタに代えて、遮光部材Ｂが設けられる。
【００３３】
遮光部材Ｂは、近接する専用画素４１０の間を跨ぐように設けられる。専用画素４１０のうち遮光部材Ｂが設けられない領域には、不図示の白色フィルタが設けられる。白色フィルタは、例えば、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、赤（Ｒ）の各色に対応する分光特性を兼ね備えており、全ての可視光を透過する。
【００３４】
図７(b)は、専用画素４１０をさらに詳しく表した拡大図である。上述したように、専用画素４１０を構成する画素は、専用画素４１０の上下に隣接する画素３００と同様に、それぞれ２つの光電変換部Ｓ１およびＳ２を有する。
【００３５】
遮光部材Ｂは、専用画素４１０の光電変換部Ｓ１、Ｓ２の一部または全部を覆うことにより、光電変換部Ｓ１、Ｓ２へ入射する光束を遮る。遮光部材Ｂは、遮蔽板（膜）によって構成しても、黒色フィルタによって構成しても、反射板（膜）によって構成してもよいが、本明細書においては遮光部材と呼ぶ。
【００３６】
遮光部材Ｂを設けたことにより、遮光部材Ｂを挟んで左右両側に位置する専用画素４１０に分割される光束の比率が異なる。図７(b)の例では、遮光部材Ｂの右側（撮像素子２１２の中心から遠い方）に位置する専用画素４１０に分配する光束の比率を、遮光部材Ｂの左側（撮像素子２１２の中心に近い方）に位置する専用画素４１０に分配する光束の比率より小さくする。これにより、領域２１２ａの周辺部５００のフォーカスエリア１０２に対応する位置において、後述する焦点検出を適切に行うことが可能になる。
【００３７】
図２のフォーカスエリア１０３に対応する専用画素４１０は、上述したフォーカスエリア１０２に対応する専用画素４１０の場合と同様である。ただし、専用画素４１０の光電変換部Ｓ１、Ｓ２と、遮光部材Ｂとの間の位置関係が左右反対になる。
【００３８】
図８は、フォーカスエリア１０３に対応する専用画素４１０を詳しく表した拡大図である。図８において、遮光部材Ｂの左側（撮像素子２１２の中心から遠い方）に位置する専用画素４１０に分配する光束の比率を、遮光部材Ｂの右側（撮像素子２１２の中心に近い方）に位置する専用画素４１０に分配する光束の比率より小さくする。これにより、領域２１２ａの周辺部５００のフォーカスエリア１０３に対応する位置において、後述する焦点検出を適切に行うことが可能になる。
【００３９】
（２）専用画素を垂直方向に並べる例
図９(a)は、図２のフォーカスエリア１０４に対応する専用画素４２０を説明する図である。図９(a)において、専用画素４２０の並ぶ方向は垂直方向であり、２つの光電変換部Ｓ１、Ｓ２の並ぶ方向と９０度異なる。専用画素４２０は、図６に例示した色フィルタ３１０の緑（Ｇ）、青（Ｂ）が交互に現れるＧＢ垂直ラインに配置される。専用画素４２０の位置には、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色フィルタに代えて、遮光部材Ｂが設けられる。
【００４０】
遮光部材Ｂは、近接する専用画素４２０の間を跨ぐように設けられる。専用画素４２０のうち遮光部材Ｂが設けられない領域には、不図示の白色フィルタが設けられる。上述したように、白色フィルタは全ての可視光を透過する。
【００４１】
図９(b)は、専用画素４２０をさらに詳しく表した拡大図である。上述したように、専用画素４２０を構成する画素は、専用画素４２０の左右に隣接する画素３００と同様に、それぞれ２つの光電変換部Ｓ１およびＳ２を有する。
【００４２】
遮光部材Ｂは、専用画素４２０の光電変換部Ｓ１、Ｓ２の一部または全部を覆うことにより、光電変換部Ｓ１、Ｓ２へ入射する光束を遮る。遮光部材Ｂを設けたことにより、遮光部材Ｂを挟んで上下両側に位置する専用画素４２０に分割される光束の比率が異なる。図９(b)の例では、遮光部材Ｂの下側（撮像素子２１２の中心から遠い方）に位置する専用画素４２０に分配する光束の比率を、遮光部材Ｂの上側（撮像素子２１２の中心に近い方）に位置する専用画素４２０に分配する光束の比率より小さくする。これにより、領域２１２ａの周辺部５００のフォーカスエリア１０４に対応する位置において、後述する焦点検出を適切に行うことが可能になる。
【００４３】
図２のフォーカスエリア１０５に対応する専用画素４２０は、上述したフォーカスエリア１０４に対応する専用画素４１０の場合と同様である。ただし、専用画素４２０の光電変換部Ｓ１、Ｓ２と、遮光部材Ｂとの間の位置関係が上下反対になる。
【００４４】
図１０は、フォーカスエリア１０５に対応する専用画素４２０を詳しく表した拡大図である。図１０において、遮光部材Ｂの上側（撮像素子２１２の中心から遠い方）に位置する専用画素４２０に分配する光束の比率を、遮光部材Ｂの下側（撮像素子２１２の中心に近い方）に位置する専用画素４２０に分配する光束の比率より小さくする。これにより、領域２１２ａの周辺部５００のフォーカスエリア１０５に対応する位置において、後述する焦点検出を適切に行うことが可能になる。
【００４５】
＜位相差ＡＦ（オートフォーカス）動作について＞
（１）画素３００による信号を焦点検出の信号として用いる場合
ボディ制御装置２１４は、図２の中央部４００における１５個のフォーカスエリア１０１の中から設定されたフォーカスエリアに対応する画素３００から読み出された信号を焦点検出の信号として用いる。なお、撮像素子２１２は、領域２１２ａの中においていずれの位置でもフォーカスエリアを設定可能であるが、本実施形態では、１５個のフォーカスエリア１０１の中から設定したフォーカスエリアに対応する画素３００から読み出された信号を、焦点検出の信号として用いる。
【００４６】
ボディ制御装置２１４は、フォーカスエリアに対応する画素３００における２つの光電変換部Ｓ１およびＳ２から読み出し信号を、その画素位置における焦点検出の信号とする。ボディ制御装置２１４は、焦点検出の信号を用いて、以下のようにデフォーカス量を算出する。
【００４７】
図１１は、図２に例示したフォーカスエリア１０１を設定する場合の、瞳分割位相差方式による焦点検出光束を説明するための撮像素子２１２の断面図である。図１１において、画素３００のうち画素３００ａ〜３００ｅが例示される。画素３００ａ〜画素３００ｅはそれぞれ、マイクロレンズ１０ａ〜１０ｅと、光電変換部Ｓ１ａ、Ｓ２ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２ｂ、Ｓ１ｃ、Ｓ２ｃ、Ｓ１ｄ、Ｓ２ｄ、Ｓ１ｅ、Ｓ２ｅとを有する。
【００４８】
光電変換部Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃ、Ｓ１ｄ、Ｓ１ｅの平面形状は、マイクロレンズ１０ａ〜１０ｅから測距瞳距離ｄだけ離間した測距瞳面９０上において光電変換部Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃ、Ｓ１ｄ、Ｓ１ｅの全てに共通する領域９１に投影される。
【００４９】
また、光電変換部Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｓ２ｃ、Ｓ２ｄ、Ｓ２ｅの平面形状は、マイクロレンズ１０ａ〜１０ｅから測距瞳距離ｄだけ離間した測距瞳面９０上において光電変換部Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｓ２ｃ、Ｓ２ｄ、Ｓ２ｅの全てに共通する領域９２に投影される。
【００５０】
上記平面形状がそれぞれ投影された測距瞳面９０上の一対の領域９１、９２を、測距瞳と呼ぶ。説明を容易にするために、測距瞳面９０は、撮像レンズ２０２の光学系の射出瞳面と実質的に同じ位置にあるものとする。すなわち、マイクロレンズ１０ａ〜１０ｅから測距瞳面９０までの測距瞳距離ｄが、マイクロレンズ１０ａ〜１０ｅから撮像レンズ２０２の光学系の射出瞳面までの射出瞳距離と実質的に等しいとみなす。
【００５１】
画素３００ａ〜画素３００ｅのうちの画素３００ｃおよび３００ｄを例にあげて説明すると、画素３００ｃは、光電変換部Ｓ１ｃにより、測距瞳９１とマイクロレンズ１０ｃとを通過する焦点検出光束８１を受光するとともに、光電変換部Ｓ２ｃにより、測距瞳９２とマイクロレンズ１０ｃとを通過する焦点検出光束８２を受光する。
【００５２】
また、画素３００ｄは、光電変換部Ｓ１ｄにより、測距瞳９１とマイクロレンズ１０ｄとを通過する焦点検出光束７１を受光するとともに、光電変換部Ｓ２ｄにより、測距瞳９２とマイクロレンズ１０ｄとを通過する焦点検出光束７２を受光する。
【００５３】
図１１における画素３００ｃおよび３００ｄ以外の画素３００ａ、３００ｂ、３００ｅにおいても同様である。これにより、複数の画素３００における光電変換部Ｓ１が、それぞれ測距瞳９１に対応する焦点検出光束によって形成される像の強度に対応した信号を出力する。また、複数の画素３００における光電変換部Ｓ２が、それぞれ測距瞳９２に対応する焦点検出光束によって形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００５４】
ボディ制御装置２１４は、複数の画素３００の光電変換部Ｓ１からそれぞれ出力された信号の列のグループと、上記複数の画素３００の光電変換部Ｓ２からそれぞれ出力された信号の列のグループとにまとめることによって、測距瞳９１と測距瞳９２とをそれぞれ通過する一対の焦点検出光束が形成する一対の像の強度分布を示す情報を得る。
【００５５】
ボディ制御装置２１４は、上記一対の像の強度分布に対して像ズレ検出演算処理（相関演算処理、位相差検出処理）を施すことによって、一対の像の像ズレ量を算出する。ボディ制御装置２１４はさらに、像ズレ量に所定の変換係数を乗算することによって、撮像レンズ２０２の焦点調節状態を表すデフォーカス量を算出する。このような瞳分割位相差方式によるデフォーカス量演算は公知であるので詳細な説明は省略する。
【００５６】
（２）周辺部５００の専用画素４１０による信号を焦点検出の信号として用いる場合
次に、図２の周辺部５００に配列されている専用画素４１０（図７(a)）、４２０（図９(a)）によって光電変換された信号を焦点検出の信号として用いる場合を説明する。
【００５７】
ボディ制御装置２１４は、図２の周辺部５００における４個のフォーカスエリア１０２〜１０５のうち、設定されたフォーカスエリアに対応する専用画素４１０または４２０から読み出された信号を焦点検出の信号として用いる。ボディ制御装置２１４は、焦点検出の信号を用いて、以下のようにデフォーカス量を算出する。
【００５８】
図１２は、図２の周辺部５００においてフォーカスエリア１０２を設定する場合の、瞳分割位相差方式による焦点検出光束を説明するための撮像素子２１２の断面図である。図１２において、専用画素４１０のうち画素４１０ｇ〜４１０ｋが例示される。画素４１０ｇ〜画素４１０ｋはそれぞれ、マイクロレンズ１０ｇ〜１０ｋと、光電変換部Ｓ１ｇ、Ｓ２ｇ、Ｓ１ｈ、Ｓ２ｈ、Ｓ１ｉ、Ｓ２ｉ、Ｓ１ｊ、Ｓ２ｊ、Ｓ１ｋ、Ｓ２ｋとを有する。
【００５９】
遮光部材Ｂで覆われていない光電変換部Ｓ１ｈおよびＳ２ｈの平面形状と、遮光部材Ｂで覆われていない光電変換部Ｓ１ｊおよびＳ２ｊの平面形状とが、マイクロレンズ測距瞳面１０ｇ〜１０ｋから測距瞳距離ｄだけ離間した測距瞳面９０上において領域９１に投影される。
【００６０】
また、遮光部材Ｂで覆われていない光電変換部Ｓ１ｉおよびＳ２ｉの平面形状と、遮光部材Ｂで覆われていない光電変換部Ｓ１ｋおよびＳ２ｋの平面形状とが、マイクロレンズ１０ｇ〜１０ｋから測距瞳距離ｄだけ離間した測距瞳面９０上において領域９２に投影される。
【００６１】
図１１の場合と同様に、上記平面形状がそれぞれ投影された測距瞳面９０上の一対の領域９１、９２を、測距瞳と呼ぶ。また、説明を容易にするために、マイクロレンズ１０ｇ〜１０ｋから測距瞳面９０までの測距瞳距離ｄが、マイクロレンズ１０ｇ〜１０ｋから撮像レンズ２０２の光学系の射出瞳面までの射出瞳距離と実質的に等しいとみなす。
【００６２】
画素４１０ｇ〜画素４１０ｋのうち画素４１０ｈ〜４１０ｉを例にあげて説明すると、画素４１０ｈは、光電変換部Ｓ１ｈおよびＳ２ｈにより、測距瞳９１とマイクロレンズ１０ｈとを通過する焦点検出光束１８１を受光する。また、画素４１０ｉは、光電変換部Ｓ２ｉにより、測距瞳９２とマイクロレンズ１０ｉとを通過する焦点検出光束１８２を受光する。
【００６３】
図１２における画素４１０ｈおよび４１０ｉ以外の画素４１０ｊ、４１０ｋにおいても同様である。これにより、専用画素４１０を構成する画素４１０ｈ、４１０ｊにおいて、それぞれの光電変換部Ｓ１、Ｓ２が出力する信号の和が、測距瞳面９０において水平方向に分割された測距瞳９１に対応する焦点検出光束によって形成される像の強度に対応する。また、専用画素４１０を構成する画素４１０ｉ、４１０ｋにおいて、それぞれの光電変換部Ｓ１、Ｓ２が出力する信号の和が、測距瞳面９０において水平方向に分割された測距瞳９２に対応する焦点検出光束によって形成される像の強度に対応する。
【００６４】
ボディ制御装置２１４は、専用画素４１０を構成する画素４１０ｈ、４１０ｊによって得られた信号の和で表される信号の列のグループと、専用画素４１０を構成する画素４１０ｉ、４１０ｋによって得られた信号の和で表される信号の列のグループとにまとめることによって、測距瞳９１と測距瞳９２とをそれぞれ通過する一対の焦点検出光束が形成する一対の像の強度分布を示す情報を得る。
【００６５】
上記一対の像の強度分布に基づいて撮像レンズ２０２の焦点調節状態を表すデフォーカス量を算出する手法は、上記（１）で説明した画素３００による信号を焦点検出の信号として用いる場合と同様である。
【００６６】
図１２を参照して説明したように、図２の周辺部５００においてフォーカスエリア１０２を設定する場合には、図７(a)および図７(b)に例示した水平方向に並ぶ専用画素４１０を使用することで、図２の領域２１２ａの周辺部５００において、水平方向に分割した測距瞳９１、９２に基づく位相差ＡＦを行うことができる。同様に、図２の周辺部５００においてフォーカスエリア１０３を設定する場合には、図８に例示した水平方向に並ぶ専用画素４１０を使用することで、図２の領域２１２ａの周辺部５００において、水平方向に分割した測距瞳９１、９２に基づく位相差ＡＦを行うことができる。
【００６７】
また、図示を省略するが、図２の周辺部５００においてフォーカスエリアを領域１０４に設定する場合には、図９(a)および図９(b)に例示した垂直方向に並ぶ専用画素４２０を使用することで、図２の領域２１２ａの周辺部５００において、垂直方向に分割した測距瞳に基づく位相差ＡＦを行うことができる。同様に、図２の周辺部５００においてフォーカスエリア１０５を設定する場合には、図１０に例示した垂直方向に並ぶ専用画素４２０を使用することで、図２の領域２１２ａの周辺部５００において、垂直方向に分割した測距瞳９１、９２に基づく位相差ＡＦを行うことができる。
【００６８】
＜記録用画像の取得について＞
上述したように、ライブビュー画像を取得する場合や記録用画像を取得する場合には、画素３００から出力される信号が画像の信号として用いられる。上述した専用画素４１０、４２０は、専ら焦点検出の信号を出力するので、専用画素４１０、４２０の位置において画像の信号が不足する。そこで、ボディ制御装置２１４は、専用画素４１０、４２０を構成する画素位置ごとに、専用画素４１０、４２０でない周囲の画素３００における２つの光電変換部Ｓ１およびＳ２からの読み出し信号を用いて画像の信号をそれぞれ算出する補間処理を行う。このような補間処理は公知であるので、補間処理についての詳しい説明は省略する。
【００６９】
なお、本実施形態においては、専用画素４１０、４２０における光電変換部Ｓ１、Ｓ２のサイズを、通常の画素３００の光電変換部Ｓ１、Ｓ２のサイズと共通にしている。このため、光電変換部Ｓ１、Ｓ２における静電容量が通常の画素３００と専用画素４１０（４２０）との間で同等となることから、専用画素４１０（４２０）と、通常の画素３００との間で光電変換部Ｓ１およびＳ２の読み出し信号レベルを補正する処理の負担を軽減できる。
【００７０】
上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）撮像素子２１２は、撮像レンズ２０２からの光が入射される領域２１２ａに二次元状に配置され、光電変換部Ｓ１、Ｓ２が撮像レンズ２０２の焦点検出の信号を生成する通常の画素３００と、領域２１２ａの中央より像高Ｈが大きな一部の周辺部５００に配置され、光電変換部Ｓ１、Ｓ２が撮像レンズ２０２の焦点検出の信号を生成する通常の画素３００とは異なる専用画素４１０（４２０）とを備える。これにより、像高Ｈが大きな領域２１２ａの周辺部５００においても、焦点検出を適切に行い得る。
【００７１】
（２）撮像素子２１２は、撮像レンズ２０２からの光が入射される領域２１２ａに二次元状に配置され、複数の光電変換部Ｓ１、Ｓ２がそれぞれ光電変換を行う通常の画素３００と、領域２１２ａの周辺部５００に配置され、光電変換部Ｓ１、Ｓ２が撮像レンズ２０２の焦点調節状態の検出用の光電変換を行う専用画素４１０（４２０）とを備える。これにより、領域２１２ａの外縁寄りである周辺部５００においても、焦点検出を適切に行い得る。
【００７２】
（３）通常の画素３００は、撮像レンズ２０２の瞳の複数の異なる領域を通過した光束を複数の光電変換部Ｓ１、Ｓ２によってそれぞれ光電変換する。これにより、通常の画素３００から出力された複数の光電変換信号を、焦点調節状態を示す焦点検出の信号として用いることができる。
なお、通常の画素３００は、２つの光電変換部Ｓ１、Ｓ２による光電変換信号を個々に出力する場合と、２つの光電変換部Ｓ１、Ｓ２による光電変換信号を加算して出力する場合とを切り替え可能に構成してもよい。
【００７３】
（４）通常の画素３００および専用画素４１０（４２０）は、それぞれ２つの光電変換部Ｓ１、Ｓ２によって光電変換を行う。つまり、領域２１２ａの全域には、それぞれ２つの光電変換部Ｓ１、Ｓ２を有する画素が配される。この結果、撮像素子２１２の設計時において、全域にわたって共通の素子パターンを用いることができるから、異なる素子パターンを用いる場合に比べて設計が容易になる。
【００７４】
（５）周辺部５００は、領域２１２ａの外縁から１００画素の領域、または領域２１２ａの外縁から所定の範囲の領域（すなわち中央部４００に含まれない領域）である。これにより、通常の画素３００から出力された光電変換信号を用いると焦点検出が困難な周辺部５００において、専用画素４１０（４２０）から出力された光電変換信号を用いて焦点検出を適切に行い得る。
【００７５】
（６）画素３００は、光電変換部Ｓ１と光電変換部Ｓ２とにより、撮像レンズ２０２の瞳の第１の領域と第２の領域とをそれぞれ通過した第１の光束と第２の光束とをそれぞれ光電変換する。これにより、画素３００から出力された２つの光電変換信号から、瞳分割位相差方式の焦点検出用の位相差情報を得ることができる。
【００７６】
（７）専用画素４１０（４２０）は、対となる２つの画素のうちの一方の画素における光電変換部Ｓ１と光電変換部Ｓ２とにより、撮像レンズ２０２の瞳の第１の領域を通過した第１の光束を光電変換し、対となる２つの画素のうちの他方の画素における光電変換部Ｓ１と光電変換部Ｓ２とにより、撮像レンズ２０２の瞳の第２の領域を通過した第２の光束を光電変換する。これにより、専用画素４１０（４２０）において対となる２つの画素のうち一方の画素から出力された２つの光電変換信号を加算した信号と、専用画素４１０（４２０）において対となる２つの画素のうち他方の画素から出力された２つの光電変換信号を加算した信号とを用いて、瞳分割位相差方式の焦点検出用の位相差情報を得ることができる。
【００７７】
（８）専用画素４１０（４２０）は、入射される光束を上記対となる２つの画素に分割する遮光部材Ｂを有する。つまり、遮光部材Ｂによって、専用画素４１０（４２０）において対となる２つの画素間で光束を適切に分割できる。
【００７８】
（９）遮光部材Ｂは、入射される光束を、専用画素４１０における２つの光電変換部Ｓ１、Ｓ２の並び方向と同じ方向に分割するので、通常の画素３００と専用画素４１０とで、同じ方向に瞳分割を行うことができる。
【００７９】
（１０）遮光部材Ｂは、入射される光束を、専用画素４２０における２つの光電変換部Ｓ１、Ｓ２の並び方向と交差する方向に分割するので、通常の画素３００と専用画素４２０とで、異なる方向に瞳分割を行うことができる。
【００８０】
（１１）専用画素４１０において対となる２つの画素は、当該画素における２つの光電変換部Ｓ１、Ｓ２の並び方向と同じ方向に並ぶようにしたので、通常の画素３００と専用画素４１０とで、同じ方向の位相差検出が可能となる。
【００８１】
（１２）専用画素４２０において対となる２つの画素は、当該画素における２つの光電変換部Ｓ１、Ｓ２の並び方向と交差する方向に並ぶようにしたので、通常の画素３００と専用画素４２０とで、異なる方向の位相差検出が可能となる。
【００８２】
（１３）専用画素４１０（４２０）において対となる２つの画素における遮光部材Ｂの位置は、測距瞳距離ｄに基づいて決められているので、撮像レンズ２０２の測距瞳距離ｄに合わせて適切に瞳分割を行うことができる。
【００８３】
（１４）通常の画素３００における２つの光電変換部Ｓ１、Ｓ２の間に、入射光を遮る分離遮光部材２０ａを備えるようにしたので、光電変換部Ｓ１と光電変換部Ｓ２との間の信号の分離度の低下を避けることができる。
【００８４】
（１５）専用画素４１０（４２０）は、通常の画素３００の間に所定の割合で配置されるようにした。すなわち、周辺部５００においてあらかじめ設けられた４つのフォーカスエリア１０２〜１０５に対応する位置に専用画素４１０（４２０）を配置したので、画像の信号が不足する位置の数を少なく抑えることができる。
【００８５】
（１６）専用画素４１０（４２０）は、ベイヤー配列の色フィルタにおけるＧＢライン上に配置するようにしたので、ＧＲライン上に並べる場合に比べて目立ちにくくすることができる。
【００８６】
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（変形例１）
＜専用画素を斜め方向に並べる例＞
上述した実施形態では、水平方向（２つの光電変換部Ｓ１、Ｓ２が並ぶ方向）に並べた専用画素４１０の例と、垂直方向（２つの光電変換部Ｓ１、Ｓ２が並ぶ方向に垂直な方向）に並べた専用画素４２０の例を説明した。上述した例に加えて、２つの光電変換部Ｓ１、Ｓ２が並ぶ方向と４５度異なる方向に専用画素を並べるようにしてもよい。
【００８７】
変形例１において、撮像素子２１２の領域２１２ａの周辺部５００には、上述した専用画素４１０、４２０の他に、専用画素４３０（図１３）があらかじめ配置される。図１３は、専用画素４３０を例示する図である。専用画素４３０には、近接する専用画素４３０との間を斜めに跨ぐ遮光部材Ｂ１、Ｂ２が設けられる。
【００８８】
ボディ制御装置２１４は、例えば、図２の周辺部５００においてフォーカスエリア１０２〜１０５を設定する場合、フォーカスエリア１０２〜１０５の位置に対応する専用画素４３０を焦点検出画素とする。図１３の専用画素４３０は、例えばフォーカスエリア１０４に対応する。
【００８９】
専用画素４３０において、遮光部材Ｂ１および遮光部材Ｂ２を設けたことにより、遮光部材Ｂ１の上側に位置する光電変換部Ｓ１およびＳ２と、遮光部材Ｂ２の下側に位置する光電変換部Ｓ１およびＳ２とに分割される光束の比率が異なる。
なお、専用画素４３０を構成する画素は、専用画素４３０の左右に隣接する通常の画素３００と同様に、それぞれ２つの光電変換部Ｓ１およびＳ２を有する。
【００９０】
図１３の例では、遮光部材Ｂ１の上側（撮像素子２１２の中心から遠い方）に位置する専用画素４３０に分配する光束の比率を、遮光部材Ｂ２の下側（撮像素子２１２の中心に近い方）に位置する専用画素４３０に分配する光束の比率より小さくする。これにより、領域２１２ａの周辺部５００のフォーカスエリア１０４に対応する位置において、後述する焦点検出を行うことが可能になる。
【００９１】
変形例１では、遮光部材Ｂ１の上側に位置する専用画素４３０の光電変換部Ｓ１、Ｓ２が出力する画素信号の和が、不図示の測距瞳面において斜め方向に分割された下側の測距瞳に対応する焦点検出光束によって形成される像の強度に対応する。また、遮光部材Ｂ２の下側に位置する専用画素４３０の光電変換部Ｓ１、Ｓ２が出力する画素信号の和が、不図示の測距瞳面において斜め方向に分割された上側の測距瞳に対応する焦点検出光束によって形成される像の強度に対応する。
【００９２】
以上説明した変形例１によれば、以下の作用効果を奏する。すなわち、ボディ制御装置２１４は、周辺部５００にフォーカスエリア１０４を設定する場合において、図１３に例示した斜め方向に並ぶ専用画素４３０を使用することで、図２の領域２１２ａの周辺部５００において、斜め方向に分割した測距瞳に基づく位相差ＡＦを行うことができる。
なお、図１３は右斜め４５度の場合を例示しているが、左斜め４５度の方向に専用画素を並べてもよい。
【００９３】
（変形例２）
＜大デフォーカス用画素＞
（１）中央部４００の場合
図１４(a)は、図１１における測距瞳面９０、および分割された測距瞳９１および９２を抜粋した図である。図１４(a)において、測距瞳９１および９２の、瞳並び方向（本例では水平方向）の幅はＷ１である。一般に、この幅Ｗ１が大きいとデフォーカス時の像ボケ量が大きくなる。
【００９４】
とくに、フォーカシングレンズ２１０が合焦位置から大きく外れる大デフォーカス時には、像ボケ量が大き過ぎて一対の像の像ズレ量の検出が困難な場合がある。変形例２では、このような場合に備えて撮像素子２１２に大デフォーカス用画素３５０（図１５）を備える。図１５は、変形例２における画素３００の配列の一部を拡大した図である。図１５によれば、撮像素子２１２の領域２１２ａにおいて、大デフォーカス用画素３５０が所定の間隔（例えば、１００個の画素３００に対して１つの大デフォーカス用画素３５０の割合）で配置される。
【００９５】
大デフォーカス用画素３５０は、１つのマイクロレンズ（不図示）の後ろに２つの光電変換部Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ｂを有する。水平方向に並ぶ２つの光電変換部Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ｂの水平方向の幅が、それぞれ通常の画素３００における２つの光電変換部Ｓ１、Ｓ２の水平方向の幅より狭い。変形例２においては、通常の画素３００と同サイズの２つの光電変換部Ｓ１、Ｓ２の上にそれぞれ小開口を有する不図示の遮光部材を設けることによって、大デフォーカス用画素３５０が構成される。
【００９６】
大デフォーカス用画素３５０の一対の光電変換部Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ｂの平面形状を不図示のマイクロレンズにより測距瞳面９０に投影すると、それぞれ図１４(b)の測距瞳９１Ｂ、９２Ｂに対応する。図１４(b)は、測距瞳面９０および測距瞳９１Ｂおよび９２Ｂを説明する図である。大デフォーカス用画素３５０の一対の光電変換部Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ｂによって、測距瞳９１Ｂおよび９２Ｂに分割される。
【００９７】
図１４(b)を図１４(a)と比べると、大デフォーカス用画素３５０の場合の測距瞳９１Ｂと９２Ｂの並び方向における片方の測距瞳（例えば９２Ｂ）の幅Ｗ２は、通常の画素３００の場合の測距瞳９１と９２の並び方向における片方の測距瞳（例えば９２）の幅Ｗ１より小さい。
【００９８】
（２）周辺部５００の場合
周辺部５００に設けられる専用画素４１０にも、大デフォーカス用画素４５０を配する。図１６は、図７(b)に例示した専用画素４１０に配された大デフォーカス用専用画素４５０を表した拡大図である。通常の専用画素４１０に設けられる遮光部材Ｂの開口４１０ｄに比べて、大デフォーカス用専用画素４５０に設けられる遮光部材Ｂの開口４５０ｄは小さく構成される。
【００９９】
大デフォーカス用専用画素４５０に設けられる遮光部材Ｂの開口４５０ｄの口径Ｄを、以下のように規定する。不図示のマイクロレンズと遮光部材Ｂとの間の距離をＬ、画素３００と画素３００との間隔（画素ピッチ）をＰ（＝マイクロレンズの水平幅）、マイクロレンズと遮光部材Ｂとの間の屈折率をｎとおく。マイクロレンズのＦ値は、Ｆ＝Ｌ／(ｎ×Ｐ)で表される。
【０１００】
そして、大デフォーカス用専用画素４５０に設けられる遮光部材Ｂの開口４５０ｄの口径Ｄを、撮像レンズ２０２の絞り２１１の値（例えばＦ８）とそろえる場合には、口径Ｄの値をＤ＝Ｆ×Ｐ／８とする。
なお、カメラボディ２０３との組み合わせが予定されている撮像レンズ２０２のＦ値が異なる場合（例えばＦ５．６）に備えて、口径Ｄの大きさが異なる開口４５０ｄｂを有する大デフォーカス用専用画素４５０ｂを設けるようにしてもよい。例えば、撮像レンズ２０２の絞り２１１の値Ｆ５．６とそろえる場合には、開口４５０ｄｂの口径Ｄｂの値をＤｂ＝Ｆ×Ｐ／５．６とする。そして、口径Ｄの大デフォーカス用専用画素４５０と、口径Ｄｂの大デフォーカス用専用画素４５０ｂとを備え、カメラボディ２０３と組み合わせられた撮像レンズ２０２のＦ値に応じて大デフォーカス用専用画素４５０または４５０ｂを使い分ける。
【０１０１】
以上説明した変形例２によれば、図２の領域２１２ａに、大デフォーカス状態用の瞳分割を行うための２つの光電変換部Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ｂを有する画素３５０を含めるようにし、領域２１２ａの周辺部５００に、大デフォーカス用専用画素４５０を含めるようにした。これにより、合焦位置が大きく外れた場合でも、いわゆる前ピンなのか、後ピンなのかの切り分けが容易になる。すなわち、大デフォーカス用画素３５０の場合は、通常画素３００の場合と比べてデフォーカス時の像ボケ量が少なくなる。また、大デフォーカス用専用画素４５０の場合は、通常の専用画素４１０の場合と比べてデフォーカス時の像ボケ量が少なくなる。
【０１０２】
なお、図１６において、大デフォーカス用専用画素４５０に設けられる遮光部材Ｂの開口４５０ｄの形状を四角形に例示したが、四角形に代えて円形状の開口にしてもよい。また、遮光部材Ｂの開口４５０ｄの形状を八角形に構成してもよい。
【０１０３】
（変形例３）
＜専用画素において、遮光部材Ｂの位置が異なる画素列を設ける例＞
上述した説明では、例えば図７(b)に例示したように、遮光部材Ｂの右側（撮像素子２１２の中心から遠い方）に位置する専用画素４１０に分配する光束の比率を、遮光部材Ｂの左側（撮像素子２１２の中心に近い方）に位置する専用画素４１０に分配する光束の比率より小さくした。すなわち、遮光部材Ｂの位置を、対応する２つの画素４１０の位置に対して右側へずらして配置した。
【０１０４】
遮光部材Ｂのずらし量は、上述した測距瞳距離ｄに応じて決定される。この場合において、例えばズーミングレンズ２０８を移動させて焦点距離が変化する場合や、焦点距離が異なる撮像レンズ２０２に変更する場合には、撮像レンズ２０２の測距瞳距離ｄに応じて遮光部材Ｂのずらし量を変更したい場合が想定される。
【０１０５】
そこで、変形例３においては、カメラボディ２０３との組み合わせが予定される撮像レンズ２０２の測距瞳距離ｄに応じて、遮光部材Ｂのずらし量が異なる複数の専用画素４１０Ａ〜４１０Ｃを、撮像素子２１２にあらかじめ設けておく。
【０１０６】
図１７は、複数の専用画素４１０Ａ〜４１０Ｃを説明する図である。図１７において、専用画素４１０Ａ〜４１０Ｃはそれぞれ、色フィルタ３１０の緑（Ｇ）、青（Ｂ）が交互に現れるＧＢ水平ラインに配置される。
【０１０７】
専用画素４１０Ｂは、遮光部材Ｂの左側（撮像素子２１２の中心に近い方）に位置する画素４１０Ｂに分配する光束の比率を、遮光部材Ｂの右側（撮像素子２１２の中心から遠い方）に位置する画素４１０Ｂに分配する光束の比率より小さくする。すなわち、遮光部材Ｂの位置を、対応する２つの画素４１０Ｂの位置に対して左側へずらして配置する。
【０１０８】
専用画素４１０Ａは、遮光部材Ｂの左右に位置する画素４１０Ａに分配する光束の比率を、略同じにする。すなわち、遮光部材Ｂの位置を、対応する２つの画素４１０Ａの位置の中央に配置する。
【０１０９】
専用画素４１０Ｃは、遮光部材Ｂの右側（撮像素子２１２の中心から遠い方）に位置する画素４１０Ｃに分配する光束の比率を、遮光部材Ｂの左側（撮像素子２１２の中心に近い方）に位置する画素４１０Ｃに分配する光束の比率より小さくする。すなわち、遮光部材Ｂの位置を、対応する２つの画素４１０Ｃの位置に対して右側へずらして配置する。
【０１１０】
ボディ制御装置２１４は、領域２１２ａの周辺部５００においてフォーカスエリア１０２または１０３を設定する場合に、周辺部５００に配列されている専用画素４１０Ａ〜４１０Ｃの中から、撮像レンズ２０２の測距瞳距離ｄに対応する専用画素を選ぶ。
【０１１１】
以上説明した変形例３によれば、撮像レンズ２０２によって測距瞳距離ｄが異なる場合にも、領域２１２ａの周辺部５００のフォーカスエリア１０２、１０３に対応する位置において、瞳分割位相差方式の焦点検出を適切に行うことができる。
【０１１２】
（変形例４）
＜専用画素を離散的に設ける例＞
上記実施形態においては、図７(a)、図９(a)に例示したように、専用画素４１０を水平方向に連続させたり、専用画素４２０を垂直方向に連続させたりする例を説明した。しかしながら、専用画素４１０、４２０は、必ずしも連続させなくてもよい。図１８は、専用画素４１０を離散的に配置する第１例を説明する図である。図１８において、専用画素４１０は、色フィルタ３１０の緑（Ｇ）、青（Ｂ）が交互に現れるＧＢ水平ラインに配置されるとともに、専用画素４１０が所定間隔（例えば４画素おき）で配置される。
【０１１３】
専用画素４１０を必ずしも同じ水平ラインに配置しなくてもよい。図１９は、専用画素４１０を離散的に配置する第２例を説明する図である。図１９において、専用画素４１０は異なるＧＢ水平ラインに配置される。専用画素４１０を異なる水平ラインに配置する場合には、画像構造が斜め方向である場合に適した位相差ＡＦを行うことができる。
【０１１４】
図２０は、専用画素４１０Ｄを離散的に配置する第３例を説明する図である。図２０において、専用画素４１０Ｄはそれぞれ、遮光部材ＢａおよびＢｂが異なるＧＢ水平ラインに配置される。すなわち、専用画素４１０Ｄを異なる水平ライン間に配置する。専用画素４１０Ｄを異なる水平ライン間に配置する場合には、画像構造が斜め方向である場合に適した位相差ＡＦを行うことができる。
【０１１５】
変形例４によれば、周辺部５００において、通常の画素３００の配列中に、瞳分割を行う専用画素４１０（４１０Ｄ）を所定の間隔で配置する。一般に、遮光部材Ｂを設けた専用画素４１０（４１０Ｄ）の位置では、周囲に存在する通常の画素３００により光電変換された画像の信号を用いて補間処理を行う。
【０１１６】
補間処理は、上述したように、専用画素４１０（４１０Ｄ）を構成する画素位置ごとに、周囲の通常の画素３００における２つの光電変換部Ｓ１およびＳ２からの読み出し信号を用いて、画像の信号をそれぞれ算出する処理である。専用画素４１０（４１０Ｄ）を離散的に配置することで、専用画素４１０（４１０Ｄ）を連続して配置する場合に比べて、補間処理の負担を軽減できる。
【０１１７】
なお、変形例４においては、遮光部材Ｂを挟んで左右両側に位置する専用画素４１０（４１０Ｄ）に分割される光束の比率を異ならせる専用画素４１０を例に説明したが、遮光部材Ｂを挟んで上下両側に位置する専用画素４２０に分割させる光束の比率を異ならせる専用画素４２０についても同様である。
【０１１８】
（変形例５）
＜光電変換部Ｓ１、Ｓ２が並ぶ方向＞
上述した説明では、撮像素子２１２の領域２１２ａの全域にわたり、通常の画素３００および専用画素４１０（４２０）等における２つの光電変換部Ｓ１、Ｓ２を水平方向に並べる例を説明した。この代わりに、領域２１２ａの全域にわたって通常の画素３００および専用画素４１０（４２０）等における２つの光電変換部Ｓ１、Ｓ２を垂直方向に並べる構成にしてもよい。
また、２つの光電変換部Ｓ１、Ｓ２を水平方向に並べる画素３００および専用画素４１０（４２０）等と、２つの光電変換部Ｓ１、Ｓ２を垂直方向に並べる画素３００とを、領域２１２ａにおいて混在させてもよい。
【０１１９】
（変形例６）
＜専用画素における光電変換部の構成＞
上記実施形態では、専用画素４１０（４２０）に２つの光電変換部Ｓ１、Ｓ２を配置する例を説明した。この代わりに、専用画素４１０（４２０）に対しては、１つの画素に１つの光電変換部Ｓ３を配置する構成にしてもよい。
【０１２０】
図２１は、変形例６における専用画素４１０を例示する図である。上記実施形態を図示した図７(b)と比べると、専用画素４１０には、２つの光電変換部Ｓ１およびＳ２に代えて、１つの光電変換部Ｓ３が設けられる点において相違する。光電変換部Ｓ３の受光面積は、２つの光電変換部Ｓ１およびＳ２の受光面積の和と略等しい。
【０１２１】
図２１の遮光部材Ｂが、２つの画素４１０に対して１つの割合で設けられる点は図７(b)の場合と共通である。遮光部材Ｂは、光電変換部Ｓ３の一部を覆うことにより、光電変換部Ｓ３へ入射する光束を遮る。これにより、遮光部材Ｂを挟んで左右両側に位置する専用画素４１０に分割される光束の比率が異なる。
【０１２２】
専用画素４２０に対しても、１つの画素に１つの光電変換部Ｓ３を配置する構成にしてもよい。図２２は、変形例６における専用画素４２０を例示する図である。上記実施形態を図示した図９(b)と比べると、専用画素４２０には、２つの光電変換部Ｓ１およびＳ２に代えて、１つの光電変換部Ｓ３が設けられる点において相違する。光電変換部Ｓ３の受光面積は、２つの光電変換部Ｓ１およびＳ２の受光面積の和と略等しい。
【０１２３】
図２２の遮光部材Ｂが、２つの画素４２０に対して１つの割合で設けられる点は図９(b)の場合と共通である。遮光部材Ｂは、遮光部材Ｂを挟んで上下両側に位置する専用画素４２０に分割される光束の比率を異ならせる。
【０１２４】
以上説明した変形例６のように専用画素４１０、専用画素４２０を構成しても、これら専用画素４１０、４２０を構成する画素に分割される光束の比率を異ならせることが可能なので、領域２１２ａの周辺部５００のフォーカスエリア１０２〜１０５に対応する位置において、瞳分割位相差方式の焦点検出を適切に行うことができる。
【０１２５】
以上の説明では、撮像素子２１２を搭載するデジタルカメラ２０１を例に説明したが、撮像素子２１２は、携帯電話機、スマートフォン、ウェアラブル機器などの電子機器に搭載してもよい。図２３(a)は、スマートフォン５０の正面を例示する図であり、図２３(b)は、スマートフォン５０の背面を例示する図である。撮像素子２１２を備えたカメラユニット５１２が、例えばスマートフォン５０の背面に設けられている。
【０１２６】
図２４は、眼鏡型ウェアラブル機器６０の外観を例示する図である。撮像素子２１２を備えたカメラユニット６１２が設けられている。
【０１２７】
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【０１２８】
１０…マイクロレンズ
２０ａ〜２０ｃ…分離遮光部材
２０１…デジタルカメラ
２０２…撮像レンズ
２０３…カメラボディ
２０６…レンズ制御装置
２１０…フォーカシングレンズ
２１２…撮像素子
２１２ａ…領域
２１４…ボディ制御装置
３００…画素
３５０…大デフォーカス用画素
３１０…色フィルタ
４００…中央部
４１０Ａ〜Ｃ、４２０、４３０…専用画素
４５０…大デフォーカス用専用画素
４１０ｄ、４５０ｄ…開口
５００…周辺部
Ｂ、Ｂ１、Ｂ２、Ｂａ、Ｂｂ…遮光部材
Ｈ…像高
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ｂ…光電変換部
【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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【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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