特許 7476874 撮像素子、及び撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-22

(45)【発行日】2024-05-01

(54)【発明の名称】撮像素子、及び撮像装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 27/146 20060101AFI20240423BHJP

   H04N 25/70 20230101ALI20240423BHJP

   H04N 25/702 20230101ALI20240423BHJP

   H04N 25/703 20230101ALI20240423BHJP

   H04N 25/704 20230101ALI20240423BHJP

   H04N 25/705 20230101ALI20240423BHJP

   H04N 25/76 20230101ALI20240423BHJP

【ＦＩ】

H01L27/146 A

H01L27/146 D

H04N25/70

H04N25/702

H04N25/703

H04N25/704

H04N25/705

H04N25/76

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021198748

(22)【出願日】2021-12-07

(62)【分割の表示】P 2016086401の分割

【原出願日】2016-04-22

(65)【公開番号】P2022031322

(43)【公開日】2022-02-18

【審査請求日】2021-12-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(74)【代理人】

【識別番号】100175824

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 淳一

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 智

【審査官】小山 満

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０３２２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０１５２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２１５７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１６０９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２１２６４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３４３７５３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１５／００１７６９（ＷＯ，Ａ２）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２４９８４６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００１／００３９０６１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】欧州特許出願公開第０１１０７３１６（ＥＰ，Ａ２）

【文献】特開２０１６－０３８４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０８６４７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２７／１４６

Ｈ０４Ｎ ２５／７６

Ｈ０４Ｎ ２５／７０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光学系の第１瞳を透過した光を光電変換して電荷を生成する第１光電変換部と前記第１光電変換部に入射する光を遮光する第１遮光部とを有し、前記光学系の焦点検出に用いられ、前記第１光電変換部で生成された電荷に基づく第１信号を出力し、行方向および列方向に並ぶ複数の領域それぞれに設けられる複数の第１画素と、
前記光学系の第１瞳を透過した光を光電変換して電荷を生成する第２光電変換部と前記第２光電変換部に入射する光を遮光する第２遮光部とを有し、前記光学系の焦点検出に用いられ、前記第２光電変換部で生成された電荷に基づく第２信号を出力し、行方向および列方向に並ぶ複数の前記領域それぞれに設けられる複数の第２画素と、を備え、
複数の前記領域のうちの第１領域に設けられた前記第１画素の前記第１遮光部のずらし量と、前記第１領域に設けられた前記第２画素の前記第２遮光部のずらし量とが異なる撮像素子。

【請求項2】

請求項１に記載の撮像素子において、
前記光学系の異なる瞳距離に対応するよう、前記第１領域に設けられた前記第１画素の前記第１遮光部のずらし量と、前記第１領域に設けられた前記第２画素の前記第２遮光部のずらし量とが異なる撮像素子。

【請求項3】

請求項１または２に記載の撮像素子において、
前記第１画素と前記第２画素とは、複数の前記領域のうち前記第１領域と第２領域とのそれぞれに設けられ、
前記第１領域に設けられた前記第１画素の前記第１遮光部のずらし量と、前記第２領域に設けられた前記第１画素の前記第１遮光部のずらし量とは異なる撮像素子。

【請求項4】

請求項３に記載の撮像素子において、
前記第１領域と前記第２領域とは、前記光学系の光軸からの距離が異なる撮像素子。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第１遮光部は、前記光学系の第１瞳と異なる第２瞳を透過した光を遮光し、
前記第２遮光部は、前記光学系の第２瞳を透過した光を遮光する撮像素子。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像素子において、
前記第１画素と前記第２画素とは、前記光学系の光軸からの距離が同じ位置に配置される撮像素子。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第１領域に設けられる前記第１画素と前記第２画素とは、列方向に並んで設けられる撮像素子。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記光学系を透過した光を光電変換する光電変換部を有し、画像生成に用いられ、前記光電変換部で生成された電荷に基づく第３信号を出力し、行方向および列方向に並ぶ複数の前記領域それぞれに設けられる複数の第３画素を備え、
前記第１領域に設けられる前記第１画素と前記第２画素と前記第３画素とは、列方向に並んで設けられる撮像素子。

【請求項9】

請求項８に記載の撮像素子において、
前記第１領域に設けられる前記第３画素は、列方向において、前記第１領域に設けられる前記第１画素と前記第２画素との間に配置される撮像素子。

【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画素と前記第２画素とは、複数の前記領域のうち、前記光学系の光軸から離れた領域に設けられる撮像素子。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第１光電変換部の受光面積と前記第２光電変換部との受光面積とは異なる撮像素子。

【請求項12】

請求項１から１１のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記光学系の第２瞳を透過した光を光電変換して電荷を生成する第４光電変換部と前記第４光電変換部に入射する光を遮光する前記第１遮光部とを有し、前記光学系の焦点検出に用いられ、前記第４光電変換部で生成された電荷に基づく第４信号を出力する第４画素と、
前記光学系の第２瞳を透過した光を光電変換して電荷を生成する第５光電変換部と前記第５光電変換部に入射する光を遮光する前記第２遮光部とを有し、前記光学系の焦点検出に用いられ、前記第５光電変換部で生成された電荷に基づく第５信号を出力する第５画素と、を備える撮像素子。

【請求項13】

請求項１２に記載の撮像素子において、
前記第１画素と前記第４画素とは、行方向に並んで設けられ、
前記第２画素と前記第５画素とは、行方向に並んで設けられる撮像素子。

【請求項14】

請求項１２または１３に記載の撮像素子と、
前記第１信号と前記第４信号に基づいてデフォーカス量、または前記第２信号と前記第５信号に基づいてデフォーカス量を算出する算出部と、
を備える撮像装置。

【請求項15】

請求項１から１１のいずれか一項に記載の撮像素子と、
前記第１信号または前記第２信号に基づいてデフォーカス量を算出する算出部と、
を備える撮像装置。

【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】

【文献】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、光学系の第１瞳を透過した光を光電変換して電荷を生成する第１光電変換部と前記第１光電変換部に入射する光を遮光する第１遮光部とを有し、前記光学系の焦点検出に用いられ、前記第１光電変換部で生成された電荷に基づく第１信号を出力し、行方向および列方向に並ぶ複数の領域それぞれに設けられる複数の第１画素と、前記光学系の第１瞳を透過した光を光電変換して電荷を生成する第２光電変換部と前記第２光電変換部に入射する光を遮光する第２遮光部とを有し、前記光学系の焦点検出に用いられ、前記第２光電変換部で生成された電荷に基づく第２信号を出力し、行方向および列方向に並ぶ複数の前記領域それぞれに設けられる複数の第２画素と、を備え、複数の前記領域のうちの第１領域に設けられた前記第１画素の前記第１遮光部のずらし量と、前記第１領域に設けられた前記第２画素の前記第２遮光部のずらし量とが異なる撮像素子。

【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】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】