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(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】2025-03-18
(45)【発行日】2025-03-27
(54)【発明の名称】撮像装置
(51)【国際特許分類】
H04N 25/778 20230101AFI20250319BHJP
H10F 39/18 20250101ALI20250319BHJP
H10F 39/12 20250101ALI20250319BHJP
H04N 25/46 20230101ALI20250319BHJP
H04N 25/704 20230101ALI20250319BHJP
【ＦＩ】
H04N25/778
H10F39/18 A
H10F39/12 D
H04N25/46
H04N25/704
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2020173870
(22)【出願日】2020-10-15
(65)【公開番号】P2022065350
(43)【公開日】2022-04-27
【審査請求日】2023-09-13
(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】木下 朗
【審査官】越河 勉
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－１３３０８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０５５４２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２５９０２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－００７９９８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｎ ２５／７７８
Ｈ１０Ｆ ３９／１８
Ｈ１０Ｆ ３９／１２
Ｈ０４Ｎ ２５／４６
Ｈ０４Ｎ ２７／７０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
マイクロレンズ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、第２光電変換部、および第３光電変換部と、前記第１光電変換部、前記第２光電変換部、および前記第３光電変換部の少なくとも１つで生成された電荷に基づく信号を出力する出力部と、
第１出力信号として、前記第１光電変換部および前記第２光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力し、第２出力信号として、前記第３光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力するよう前記出力部を制御する第１制御と、第１出力信号として、前記第１光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力し、第２出力信号として、前記第２光電変換部および前記第３光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力するよう前記出力部を制御する第２制御とを行う制御部と、
を備え、
前記第１光電変換部は前記マイクロレンズの光軸方向と交差する第１方向の端部に配置され、前記第２光電変換部および前記第３光電変換部は前記第１方向の中央部に配置され、
前記第１光電変換部の前記第１方向の幅は、前記第２光電変換部および前記第３光電変換部の前記第１方向の幅よりも大きい、撮像装置。
【請求項2】
請求項１に記載の撮像装置において、前記制御部は、前記第１制御において前記出力部を制御して、前記第１出力信号として前記第１光電変換部および前記第２光電変換部で生成された電荷を加算した電荷に基づく信号を出力させ、前記第２制御において前記出力部を制御して、前記第２出力信号として前記第２光電変換部および前記第３光電変換部で生成された電荷を加算した電荷に基づく信号を出力させる撮像装置。
【請求項3】
請求項２に記載の撮像装置において、前記第１光電変換部、前記第２光電変換部、および前記第３光電変換部の少なくとも１つで生成された電荷を蓄積する蓄積部を備え、
前記出力部は、前記第１光電変換部で生成された電荷を前記蓄積部に転送する第１転送部と、前記第２光電変換部で生成された電荷を前記蓄積部に転送する第２転送部と、前記第３光電変換部で生成された電荷を前記蓄積部に転送する第３転送部とを有し、
前記制御部は、前記第１制御において前記第１転送部および前記第２転送部を制御して、前記第１光電変換部および前記第２光電変換部で生成された電荷を前記蓄積部に転送させ、前記第２制御において前記第２転送部および前記第３転送部を制御して、前記第２光電変換部および前記第３光電変換部で生成された電荷を前記蓄積部に転送させる撮像装置。
【請求項4】
請求項３に記載の撮像装置において、前記出力部は、前記第１制御において、前記第１出力信号として前記第１光電変換部および前記第２光電変換部で生成され、前記蓄積部で加算された電荷に基づく信号を出力し、前記第２制御において、前記第２出力信号として前記第２光電変換部および前記第３光電変換部で生成され、前記蓄積部で加算された電荷に基づく信号を出力する撮像装置。
【請求項5】
請求項１に記載の撮像装置において、前記制御部は、前記第１制御において前記出力部を制御して、前記第１光電変換部で生成された電荷に基づく第１信号と前記第２光電変換部で生成された電荷に基づく第２信号とを加算した信号を前記第１出力信号として出力させ、前記第２制御において前記出力部を制御して、前記第２信号と前記第３光電変換部で生成された電荷に基づく第３信号とを加算した信号を前記第２出力信号として出力させる撮像装置。
【請求項6】
請求項５に記載の撮像装置において、前記出力部は、前記第１信号を出力する第１出力部と、前記第２信号を出力する第２出力部と、前記第３信号を出力する第３出力部とを有し、
前記制御部は、前記第１制御において前記第１出力部および前記第２出力部を制御して、前記第１信号および前記第２信号を加算させ前記第１出力信号を出力させ、前記第２制御において前記第２出力部および前記第３出力部を制御して、前記第２信号および前記第３信号を加算させ前記第２出力信号を出力させる撮像装置。
【請求項7】
請求項６に記載の撮像装置において、前記出力部は、前記第１出力部からの前記第１信号、前記第２出力部からの前記第２信号、および前記第３出力部からの第３信号の少なくとも１つが出力される信号線を有し、
前記制御部は、前記第１制御において、前記第１出力部および前記第２出力部を制御して前記第１信号および前記第２信号を前記信号線に出力させ、前記出力部を制御して前記信号線に出力された信号を加算して前記第１出力信号として出力させ、前記第２制御において前記第２出力部および前記第３出力部を制御して、前記第２信号および前記第３信号を前記信号線に出力させ、前記出力部を制御して前記信号線に出力された信号を加算して前記第２出力信号として出力させる、撮像装置。
【請求項8】
請求項５または６に記載の撮像装置において、前記出力部は、前記第１信号が出力される第１信号線と、前記第２信号が出力される第２信号線と、前記第３信号が出力される第３信号線と、前記第１信号、前記第２信号および前記第３信号の少なくとも２つを加算する加算部とを有し、
前記制御部は、前記第１制御において前記加算部を制御して、前記第１信号線に出力された前記第１信号および前記第２信号線に出力された前記第２信号を加算させて前記第１出力信号として出力させ、前記第２制御において前記加算部を制御して、前記第２信号線に出力された前記第２信号および前記第３信号線に出力された前記第３信号を加算させて前記第２出力信号として出力させる、撮像装置。
【請求項9】
請求項８に記載の撮像装置において、前記加算部は、前記第１信号線と前記第２信号線とを接続可能な第１接続部と、前記第２信号線と前記第３信号線とを接続可能な第２接続部とを有し、
前記制御部は、前記第１制御において第１接続部を制御して、前記第１信号線と前記第２信号線とを接続させ、前記第２制御において第２接続部を制御して、前記第２信号線と前記第３信号線とを接続させる撮像装置。
【請求項10】
請求項１に記載の撮像装置において、前記第１光電変換部で生成された電荷に基づくアナログ信号を第１デジタル信号に、前記第２光電変換部で生成された電荷に基づくアナログ信号を第２デジタル信号に、前記第３光電変換部で生成された電荷に基づくアナログ信号を第３デジタル信号に変換する変換部を備え、
前記制御部は、前記第１制御において前記出力部を制御して、前記第１デジタル信号と前記第２デジタル信号とを加算した信号を前記第１出力信号として出力させ、前記第２制御において前記出力部を制御して、前記第２デジタル信号と前記第３デジタル信号とを加算した信号を前記第２出力信号として出力させる撮像装置。
【請求項11】
請求項１から請求項１０まで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、前記第２光電変換部、および前記第３光電変換部は、同じマイクロレンズを透過した光を光電変換して電荷を生成する撮像装置。
【請求項12】
請求項１から請求項１１まで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、前記第２光電変換部、および前記第３光電変換部は、前記第１方向に沿って設けられている撮像装置。
【請求項13】
請求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載の撮像装置において、前記マイクロレンズを透過した光を光電変換して電荷を生成する第４光電変換部を備え、
前記出力部は、前記第１光電変換部、前記第２光電変換部、前記第３光電変換部、および前記第４光電変換部の少なくとも１つで生成された電荷に基づく信号を出力し、
前記制御部は、前記第１制御において、前記第１出力信号として、前記第１光電変換部および前記第２光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力し、前記第２出力信号として、前記第３光電変換部および前記第４光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力するよう前記出力部を制御し、前記第２制御において、前記第１出力信号として、前記第１光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力し、前記第２出力信号として、前記第２光電変換部および前記第３光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力するよう前記出力部を制御し、
前記第１光電変換部および前記第４光電変換部は前記第１方向の両端部に配置され、前記第２光電変換部および前記第３光電変換部は前記第１方向の中央部に配置され、
前記第４光電変換部の前記第１方向の幅は、前記第２光電変換部および前記第３光電変換部の前記第１方向の幅よりも大きい、
撮像装置。
【請求項14】
請求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載の撮像装置において、前記撮像装置は、光学系による像を撮像するとともに、
さらに、前記第１光電変換部および前記第２光電変換部で生成された電荷に基づく前記第１出力信号と前記第３光電変換部で生成された電荷に基づく前記第２出力信号とに基づいて、または前記第１光電変換部で生成された電荷に基づく前記第１出力信号と前記第２光電変換部および前記第３光電変換部で生成された電荷に基づく前記第２出力信号とに基づいて、前記光学系による像が前記撮像装置の撮像面に合焦するよう前記光学系の位置を制御する位置制御部を備える撮像装置。
【請求項15】
請求項１４に記載の撮像装置において、前記制御部は、前記光学系の瞳距離と、前記光学系の絞り値と、前記第１光電変換部、前記第２光電変換部、および前記第３光電変換部の前記撮像装置の撮像面における位置との少なくとも１つに基づいて、前記第１制御または前記第２制御を行う撮像装置。
【請求項16】
請求項１３に記載の撮像装置において、前記撮像装置は、光学系による像を撮像するとともに、
さらに、前記第１光電変換部および前記第２光電変換部で生成された電荷に基づく前記第１出力信号と前記第３光電変換部および前記第４光電変換部で生成された電荷に基づく前記第２出力信号とに基づいて、または前記第１光電変換部で生成された電荷に基づく前記第１出力信号と前記第２光電変換部および前記第３光電変換部で生成された電荷に基づく前記第２出力信号とに基づいて、前記光学系による像が前記撮像装置の撮像面に合焦するよう前記光学系の位置を制御する位置制御部を備える撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
撮像光学系の合焦状態を検出するために、撮像素子上の１つのマイクロレンズを透過した光を複数の光電変換部で分割して受光し、複数の光電変換部が光電変換した信号を読み出す撮像装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１３－７９９８号公報
【発明の概要】
【0004】
本発明の第１の態様によると、撮像装置は、マイクロレンズ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、第２光電変換部、および第３光電変換部と、前記第１光電変換部、前記第２光電変換部、および前記第３光電変換部の少なくとも１つで生成された電荷に基づく信号を出力する出力部と、第１出力信号として、前記第１光電変換部および前記第２光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力し、第２出力信号として、前記第３光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力するよう前記出力部を制御する第１制御と、第１出力信号として、前記第１光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力し、第２出力信号として、前記第２光電変換部および前記第３光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力するよう前記出力部を制御する第２制御とを行う制御部と、を備え、前記第１光電変換部は前記マイクロレンズの光軸方向と交差する第１方向の端部に配置され、前記第２光電変換部および前記第３光電変換部は前記第１方向の中央部に配置され、前記第１光電変換部の前記第１方向の幅は、前記第２光電変換部および前記第３光電変換部の前記第１方向の幅よりも大きい。
【図面の簡単な説明】
【0005】
【図1】撮像装置の構成を模式的に示す断面図。
【図2】撮像素子を撮像面側から見た平面図。
【図4】撮像素子を構成する回路の一例を示す回路図。
【図5】図５（ａ）は、撮像素子の中央近傍に配置された画素の、光電変換部と射出瞳との位置関係を説明する断面図。図５（ｂ）は、図５（ａ）の場合における撮像光学系の絞り面での、絞りと、光電変換部の実像との位置関係を示す図。
【図6】図６（ａ）は、撮像光学系の瞳距離が撮像素子の設計上の瞳距離と概ね等しい場合の、中央近傍から離れて配置された画素の光電変換部と射出瞳との位置関係を説明する断面図。図６（ｂ）は、図６（ａ）の場合における撮像光学系の絞り面での、絞りと、光電変換部の実像との位置関係を示す図。
【図7】図７（ａ）は、撮像光学系の瞳距離が撮像素子の設計上の瞳距離より長い場合の、中央近傍から離れて配置された画素の光電変換部と射出瞳との位置関係を説明する断面図。図７（ｂ）は、図７（ａ）の場合における撮像光学系の絞り面での、絞りと、光電変換部の実像との位置関係を示す図。
【図8】図８（ａ）は、撮像光学系の瞳距離が撮像素子の設計上の瞳距離より短い場合の、中央近傍から離れて配置された画素の光電変換部と射出瞳との位置関係を説明する断面図。図８（ｂ）は、図８（ａ）の場合における撮像光学系の絞り面での、絞りと、光電変換部の実像との位置関係を示す図。
【図9】撮像素子を構成する回路の変形例１を示す回路図。
【図10】撮像素子を構成する回路の変形例２を示す回路図。
【図11】撮像素子を構成する回路の変形例３を示す回路図。
【図12】撮像素子を構成する回路の変形例４を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【0006】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の撮像装置１の構成を模式的に示す断面図である。撮像装置１は、撮像光学系２、撮像素子６、撮像制御部５、レンズ駆動部４、表示部７、および操作部８を備える。
撮像光学系２は、撮像素子６の撮像面に被写体像を結像させる。撮像光学系２は、前群レンズ２ａ、中群レンズ２ｂ、および後群レンズ２ｃを含み、さらに絞り３を有している。前群レンズ２ａ、中群レンズ２ｂ、および後群レンズ２ｃは、いずれも複数のレンズから構成されていても良い。
図１は、第１実施形態の撮像装置１の構成を模式的に示す断面図である。撮像装置１は、撮像光学系２、撮像素子６、撮像制御部５、レンズ駆動部４、表示部７、および操作部８を備える。
撮像光学系２は、撮像素子６の撮像面に被写体像を結像させる。撮像光学系２は、前群レンズ２ａ、中群レンズ２ｂ、および後群レンズ２ｃを含み、さらに絞り３を有している。前群レンズ２ａ、中群レンズ２ｂ、および後群レンズ２ｃは、いずれも複数のレンズから構成されていても良い。
【0007】
一例として、中群レンズ２ｂは撮像光学系２の焦点調節を行うためのレンズとなっている。中群レンズ２ｂは、ｚ方向に平行な光軸Ｏ方向に移動可能に構成されている。
なお、以降の各図に示したｘ方向、ｙ方向およびｚ方向は、それぞれ図１に示したｘ方向、ｙ方向およびｚ方向と同一である。
なお、以降の各図に示したｘ方向、ｙ方向およびｚ方向は、それぞれ図１に示したｘ方向、ｙ方向およびｚ方向と同一である。
【0008】
レンズ駆動部４は、不図示のアクチュエータを有する。レンズ駆動部４は、このアクチュエータにより、中群レンズ２ｂを光軸Ｏ方向に移動させ、絞り３を開閉する。レンズ駆動部４は、中群レンズ２ｂの移動用と絞り３を開閉用とに別々のアクチュエータを有していても良い。
操作部８は、ユーザが操作するレリーズボタンや操作スイッチ等を含み、カメラボディ２の外装面に設けられる。ユーザは、操作部８を操作することにより、撮影指示や撮影条件の設定指示等を行う。撮影条件の設定指示には、撮像素子６上のどの部分に形成されている像に対して、合焦状態の検出を行うかについての指示も含まれる。操作部８は、ユーザの操作に応じた操作信号を撮像制御部５に伝達する。
操作部８は、ユーザが操作するレリーズボタンや操作スイッチ等を含み、カメラボディ２の外装面に設けられる。ユーザは、操作部８を操作することにより、撮影指示や撮影条件の設定指示等を行う。撮影条件の設定指示には、撮像素子６上のどの部分に形成されている像に対して、合焦状態の検出を行うかについての指示も含まれる。操作部８は、ユーザの操作に応じた操作信号を撮像制御部５に伝達する。
【0009】
撮像素子６は、被写体像を撮像して信号を出力する。撮像制御部５は、撮像素子６等の各部を制御する。撮像制御部５は、撮像素子６により出力された画像信号に画像処理等を施して画像データを生成する。撮像制御部５は、不図示の記録媒体に画像データを記録したり、表示部７に画像データに基づく画像を表示したりする。表示部７は、例えば液晶パネル等の表示部材を有する表示装置である。
【0010】
撮像制御部５は、さらに、公知の位相差検出方式により撮像光学系２の自動焦点調節（ＡＦ）に必要な焦点検出処理を行う。具体的には、撮像制御部５は、撮像光学系２による像が撮像素子６の撮像面上に結像するための中群レンズ２ｂの合焦位置を検出する。撮像制御部５は、撮像素子６から出力される一対の焦点検出信号に基づき、第１及び第２の像の像ズレ量を検出する。撮像制御部５は、検出した像ズレ量に基づいて、中群レンズ２ｂの現在の位置と合焦位置とのずれ量（デフォーカス量）を算出する。そして、中群レンズ２ｂがデフォーカス量に応じて駆動されることにより、焦点調節が自動で行われる。
【0011】
なお、焦点調節を行うための中群レンズ２ｂが、絞り３よりも撮像素子６側に配置されていても良い。
また、撮像光学系２の焦点調節は、撮像光学系２を構成する前群レンズ２ａ、中群レンズ２ｂ、および後群レンズ２ｃの全体を、光軸Ｏ方向に駆動して行うものであっても良い。
また、撮像光学系２の焦点調節は、撮像光学系２を構成する前群レンズ２ａ、中群レンズ２ｂ、および後群レンズ２ｃの全体を、光軸Ｏ方向に駆動して行うものであっても良い。
【0012】
（撮像素子）
図２（ａ）は、撮像素子６を撮像面側から、すなわち図１の＋Ｚ側から見た図である。撮像素子６は、半導体基板１２と、半導体基板１２上に図２のｘ方向およびｙ方向に配列される複数の画素１０を有している。図２では一部を省略して描いているが、画素１０は、ｘ方向およびｙ方向にそれぞれ例えば１０００個以上に渡って多数配列されていても良い。
図２（ａ）は、撮像素子６を撮像面側から、すなわち図１の＋Ｚ側から見た図である。撮像素子６は、半導体基板１２と、半導体基板１２上に図２のｘ方向およびｙ方向に配列される複数の画素１０を有している。図２では一部を省略して描いているが、画素１０は、ｘ方向およびｙ方向にそれぞれ例えば１０００個以上に渡って多数配列されていても良い。
【0013】
複数の画素１０が配列された領域（撮像領域）の、図中の左端には水平制御部ＨＣが設けられ、図中の上端には垂直制御部ＶＣが設けられている。水平制御部ＨＣおよび垂直制御部ＶＣを併せて、または個々に、制御部ＣＵとも呼ぶ。
【0014】
複数の画素１０のそれぞれは、異なる３波長の光の中のいずれかに対する分光感度が高い。Ｒと付記された画素１０は赤色光に対する分光感度が高く、Ｇと付記された画素１０は緑色光に対する分光感度が高く、Ｂと付記された画素１０は青色光に対する分光感度が高い。これらのＲＧＢの各画素１０は、例えばベイヤー配列で撮像領域内に配列されている。
【0015】
撮像素子６の中の複数の画素のうち、ｙ方向に１列に並ぶ複数の画素１０を画素列１１と呼ぶ。図２では、１つの画素列１１に相当する部分を破線で囲っている。１つの画素列１１内の複数の画素１０は、それぞれ２つの信号線である信号線ＶＬ１および信号線ＶＬ２に接続されている。
信号線ＶＬ１および信号線ＶＬ２の－ｙ方向の端部には、画素１０で生成されたアナログの光電変換信号をそれぞれデジタル信号に変換する変換部である、ＡＤ変換回路ＡＤ１およびＡＤ変換回路ＡＤ２が接続されている。
ＡＤ変換回路ＡＤ１およびＡＤ変換回路ＡＤ２により変換されたデジタル信号は、データレーンＤＬに出力され、出力端子ＯＰから撮像素子６の外部に出力される。
信号線ＶＬ１および信号線ＶＬ２の－ｙ方向の端部には、画素１０で生成されたアナログの光電変換信号をそれぞれデジタル信号に変換する変換部である、ＡＤ変換回路ＡＤ１およびＡＤ変換回路ＡＤ２が接続されている。
ＡＤ変換回路ＡＤ１およびＡＤ変換回路ＡＤ２により変換されたデジタル信号は、データレーンＤＬに出力され、出力端子ＯＰから撮像素子６の外部に出力される。
【0016】
図３は、撮像素子６の１つの画素１０の断面を示す図である。図３（ａ）は、画素１０に含まれる半導体基板１２に形成された光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４を撮像面側から見た平面図であり、図３（ｂ）は画素１０の断面図を示す。
半導体基板１２は、一例として、フォトダイオード等の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４が形成されている上層基板１２ａと、後述する各種の配線やトランジスタの少なくとも一部が形成されている下層基板１２ｂとが積層されたものである。上層基板１２ａと下層基板１２ｂとは、バンプを介して電気的に接続されていても良い。
半導体基板１２は、一例として、フォトダイオード等の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４が形成されている上層基板１２ａと、後述する各種の配線やトランジスタの少なくとも一部が形成されている下層基板１２ｂとが積層されたものである。上層基板１２ａと下層基板１２ｂとは、バンプを介して電気的に接続されていても良い。
【0017】
上層基板１２ａの上（＋ｚ方向）には、撮像する光を透過する誘電体膜１３が形成されている。誘電体膜１３の上には、上述の青色光、緑色光または赤色光のいずれかを優先的に透過するカラーフィルタ１４が形成されている。カラーフィルタ１４の上方には、撮像する光を光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４に集光するマイクロレンズ１５が形成されている。
上方（＋ｚ方向）から画素１０に照射される光は、マイクロレンズ１５により屈折され、カラーフィルタ１４により透過光の波長が概ね選択された後、誘電体膜１３を透過して、マイクロレンズ１５の屈折作用により光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４に集光される。
なお、本明細書では、複数の画素１０のそれぞれに含まれるマイクロレンズ１５の頂点（＋ｚ側の端部）を結ぶ平面を、撮像素子６の「撮像面」と言う。
上方（＋ｚ方向）から画素１０に照射される光は、マイクロレンズ１５により屈折され、カラーフィルタ１４により透過光の波長が概ね選択された後、誘電体膜１３を透過して、マイクロレンズ１５の屈折作用により光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４に集光される。
なお、本明細書では、複数の画素１０のそれぞれに含まれるマイクロレンズ１５の頂点（＋ｚ側の端部）を結ぶ平面を、撮像素子６の「撮像面」と言う。
【0018】
光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４は、上層基板１２ａ中に形成されたフォトダイオードであっても良く、上層基板１２ａよりも上方（＋ｚ側）に形成された有機膜による光電変換部であっても良い。
なお、光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４の分光感度自体が、複数の画素１０のそれぞれで異なる場合には、カラーフィルタ１４を省略しても良い。
なお、光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４の分光感度自体が、複数の画素１０のそれぞれで異なる場合には、カラーフィルタ１４を省略しても良い。
【0019】
図３（ａ）および図３（ｂ）に示したように、画素１０は一例として、上層基板１２ａ内のｘ方向の異なる位置に、それぞれｙ方向に延びた４つの光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４を有している。後述するように、４つの光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４には、撮像光学系２の絞り３により開口内のそれぞれ異なる位置を通過した光が入射する。また、光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４のうちの、ｘ方向の両端に配置された光電変換部ＰＤ１、ＰＤ４のｘ方向の幅は、中央に配置された光電変換部ＰＤ２、ＰＤ３のｘ方向の幅よりも大きい。従って、光電変換部ＰＤ１、ＰＤ４の面積は、光電変換部ＰＤ２、ＰＤ３の面積よりも大きい。
【0020】
図４は、撮像素子６を構成する回路の一例を示す回路図である。図３（ａ）および図３（ｂ）では図示を省略したが、画素１０は、多くのＭＯＳトランジスタ（後述する転送トランジスタＴＸ１～ＴＸ４、選択トランジスタＳＴ１、ＳＴ２、増幅トランジスタＳＦ１、ＳＦ２、リセットトランジスタＲＴ１、ＲＴ２等）を含んでいる。以下では、各ＭＯＳトランジスタのソースまたはドレインのうちの一方を「一端」と呼び、他方を「他端」と呼ぶ。
【0021】
４つの光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４のそれぞれには、転送トランジスタが接続される。第１光電変換部ＰＤ１には転送トランジスタＴＸ１の一端が接続されている。第２光電変換部ＰＤ２には転送トランジスタＴＸ２ａおよびＴＸ２ｂの各一端が接続されている。第３光電変換部ＰＤ３には、転送トランジスタＴＸ３ａおよびＴＸ３ｂの各一端が接続されている。第４光電変換部ＰＤ４には転送トランジスタＴＸ４の一端が接続されている。
【0022】
転送トランジスタＴＸ１、転送トランジスタＴＸ２ａ、および転送トランジスタＴＸ３ａの各他端は、第１蓄積部ＦＤ１に接続されている。一方、転送トランジスタＴＸ２ｂ、転送トランジスタＴＸ３ｂ、および転送トランジスタＴＸ４の各他端は、第２蓄積部ＦＤ２に接続されている。第１蓄積部ＦＤ１および第２蓄積部ＦＤ２は、一例としてフローティングディフュージョン領域であり、上層基板１２ａの下層基板１２ｂ側の表面の近傍に形成されたｐｎ接合によるキャパシタンスＣ１、Ｃ２をそれぞれ有している。
【0023】
転送トランジスタＴＸ１、転送トランジスタＴＸ２ａ、および転送トランジスタＴＸ３ａのゲートには、それぞれ制御線Ｔ１１、Ｔ２１、Ｔ３１が接続され、制御線Ｔ１１、Ｔ２１、Ｔ３１を経由して、撮像素子６の水平制御部ＨＣからの制御信号が入力される。
これにより、水平制御部ＨＣ（制御部ＣＵ）は、３つの光電変換部ＰＤ１～ＰＤ３のそれぞれにおいて光電変換により生成された電荷を、転送トランジスタＴＸ１、ＴＸ２ａ、ＴＸ３ａにより、第１蓄積部ＦＤ１に転送するか否かを制御することができる。
これにより、水平制御部ＨＣ（制御部ＣＵ）は、３つの光電変換部ＰＤ１～ＰＤ３のそれぞれにおいて光電変換により生成された電荷を、転送トランジスタＴＸ１、ＴＸ２ａ、ＴＸ３ａにより、第１蓄積部ＦＤ１に転送するか否かを制御することができる。
【0024】
転送トランジスタＴＸ２ｂ、転送トランジスタＴＸ３ｂ、および転送トランジスタＴＸ４のゲートには、それぞれ制御線Ｔ２２、Ｔ３２、Ｔ４２が接続され、制御線Ｔ２２、Ｔ３２、Ｔ４２を経由して、撮像素子６の水平制御部ＨＣからの制御信号が入力される。
これにより、水平制御部ＨＣ（制御部ＣＵ）は、３つの光電変換部ＰＤ２～ＰＤ４のそれぞれにおいて光電変換により生成された電荷を、転送トランジスタＴＸ２ｂ、ＴＸ３ｂ、ＴＸ４により、第２蓄積部ＦＤ２に転送するか否かを制御することができる。
これにより、水平制御部ＨＣ（制御部ＣＵ）は、３つの光電変換部ＰＤ２～ＰＤ４のそれぞれにおいて光電変換により生成された電荷を、転送トランジスタＴＸ２ｂ、ＴＸ３ｂ、ＴＸ４により、第２蓄積部ＦＤ２に転送するか否かを制御することができる。
【0025】
転送トランジスタＴＸ１を第１転送部と、転送トランジスタＴＸ２ａおよびＴＸ２ｂを第２転送部と、転送トランジスタＴＸ３ａおよびＴＸ３ｂを第３転送部と、転送トランジスタＴＸ４を第４転送部と、それぞれ解釈することができる。
また、第１蓄積部ＦＤ１と第２蓄積部ＦＤ２とを、併せてまたは個別に、蓄積部と解釈することができる。
また、第１蓄積部ＦＤ１と第２蓄積部ＦＤ２とを、併せてまたは個別に、蓄積部と解釈することができる。
【0026】
第１蓄積部ＦＤ１は、増幅トランジスタＳＦ１のゲートに接続されている。増幅トランジスタＳＦ１の一端には電源電圧ＶＤＤが供給され、増幅トランジスタＳＦ１の他端は、選択トランジスタＳＴ１の一端に接続されている。選択トランジスタＳＴ１のゲートには、選択線ＨＬが接続され、選択線ＨＬを経由して撮像素子６の水平制御部ＨＣからの制御信号が入力される。選択トランジスタＳＴ１の他端は、信号線ＶＬ１に接続されている。
【0027】
第２蓄積部ＦＤ２は、増幅トランジスタＳＦ２のゲートに接続されている。増幅トランジスタＳＦ２の一端には電源電圧ＶＤＤが供給され、増幅トランジスタＳＦ２の他端は、選択トランジスタＳＴ２の一端に接続されている。選択トランジスタＳＴ２のゲートには、選択線ＨＬが接続され、選択線ＨＬを経由して撮像素子６の水平制御部ＨＣからの制御信号が入力される。選択トランジスタＳＴ２の他端は、信号線ＶＬ２に接続されている。
【0028】
これにより、水平制御部ＨＣ（制御部ＣＵ）は、４つの光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４において光電変換により生成され第１蓄積部ＦＤ１および第２蓄積部ＦＤ２に蓄積されている電荷に基づく信号の、信号線ＶＬ１およびＶＬ２への出力を制御することができる。
【0029】
第１蓄積部ＦＤ１には、リセットトランジスタＲＴ１の一端が接続され、リセットトランジスタＲＴ１の他端には電源電圧ＶＤＤが供給されている。リセットトランジスタＲＴ１のゲートにはリセット線ＲＬが接続され、リセット線ＲＬを経由して適当なタイミングで撮像素子６の水平制御部ＨＣからの制御信号が入力され、第１蓄積部ＦＤ１内の電圧が、電源電圧ＶＤＤにリセットされる。
【0030】
第２蓄積部ＦＤ２には、リセットトランジスタＲＴ２の一端が接続され、リセットトランジスタＲＴ２の他端には電源電圧ＶＤＤが供給されている。リセットトランジスタＲＴ２のゲートにはリセット線ＲＬが接続され、リセット線ＲＬを経由して適当なタイミングで撮像素子６の水平制御部ＨＣからの制御信号が入力され、第１蓄積部ＦＤ２内の電圧が、電源電圧ＶＤＤにリセットされる。
【0031】
信号線ＶＬ１および信号線ＶＬ２には、信号線ＶＬ１および信号線ＶＬ２を通じて画素１０に電流を供給する電流源ＣＳがそれぞれ接続されている。また上述のとおり、信号線ＶＬ１および信号線ＶＬ２には、それぞれＡＤ変換回路ＡＤ１およびＡＤ変換回路ＡＤ２が接続されている。ＡＤ変換回路ＡＤ１およびＡＤ変換回路ＡＤ２には、垂直制御部ＶＣ（制御部ＣＵ）からの制御線Ｓ０１およびＳ０２がそれぞれ接続されている。
【0032】
ＡＤ変換回路ＡＤ１およびＡＤ変換回路ＡＤ２は、制御線Ｓ０１およびＳ０２を介して制御部ＣＵから送られる制御信号に基づいてＡＤ変換を行い、デジタルに変換された信号を、それぞれデータレーンＤＬ１およびデータレーンＤＬ２に出力する。
本実施形態の撮像素子においても、いわゆるデジタル相関二重サンプリングにより、信号を読み出ることができる。デジタル相関二重サンプリングにおける、転送トランジスタＴＸ１～ＴＸ４、リセットトランジスタＲＴ１、ＲＴ２、ＡＤ変換回路ＡＤ１、ＡＤ２等の動作のタイミングは、通常のＣＭＯＳイメージセンサにおけるタイミングと同様であるので、説明は省略する。
本実施形態の撮像素子においても、いわゆるデジタル相関二重サンプリングにより、信号を読み出ることができる。デジタル相関二重サンプリングにおける、転送トランジスタＴＸ１～ＴＸ４、リセットトランジスタＲＴ１、ＲＴ２、ＡＤ変換回路ＡＤ１、ＡＤ２等の動作のタイミングは、通常のＣＭＯＳイメージセンサにおけるタイミングと同様であるので、説明は省略する。
【0033】
（合焦状態検出）
以下、図５から図８を参照して、第１実施形態の撮像装置１における合焦状態の検出について説明する。
図５（ａ）は、撮像素子６の中央近傍に配置された画素１０の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４と、射出瞳３ａとの位置関係を説明する断面図である。射出瞳３ａとは、撮像素子６側から撮像光学系２の後群レンズ２ｃ（絞り３よりも撮像素子６側に配置されている全てのレンズ）を介して見た、絞り３の虚像を言う。射出瞳３ａと絞り３とは、共役である。
以下、図５から図８を参照して、第１実施形態の撮像装置１における合焦状態の検出について説明する。
図５（ａ）は、撮像素子６の中央近傍に配置された画素１０の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４と、射出瞳３ａとの位置関係を説明する断面図である。射出瞳３ａとは、撮像素子６側から撮像光学系２の後群レンズ２ｃ（絞り３よりも撮像素子６側に配置されている全てのレンズ）を介して見た、絞り３の虚像を言う。射出瞳３ａと絞り３とは、共役である。
【0034】
図５（ｂ）は、撮像光学系２において絞り３が配置されているｘｙ平面（以下、「絞り面」と呼ぶ）における、絞り３と、光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４のそれぞれの実像ＰＤＩ１～ＰＤＩ４との位置関係を示す図である。図５（ｂ）では、絞り３の開口部の周縁部を、絞り３として示している。
半導体基板１２上の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４は、後群レンズ２ｃおよびマイクロレンズ１５を介して、絞り３および射出瞳３ａと概ね共役な位置に配置されている。従って、絞り面には光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４のそれぞれの実像ＰＤＩ１～ＰＤＩ４が形成される。
半導体基板１２上の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４は、後群レンズ２ｃおよびマイクロレンズ１５を介して、絞り３および射出瞳３ａと概ね共役な位置に配置されている。従って、絞り面には光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４のそれぞれの実像ＰＤＩ１～ＰＤＩ４が形成される。
【0035】
実際の撮像光は、被写体から撮像光学系２を通って画素１０に至るので、図５（ｂ）の実像ＰＤＩ１～ＰＤＩ４のそれぞれの内部を透過した光が、画素１０内の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４にそれぞれ結像されることになる。
従って、画素１０内の－ｘ側に配置されている光電変換部ＰＤ１および光電変換部ＰＤ２には、それぞれ撮像光学系２の絞り３の開口内の＋ｘ側の実像ＰＤＩ１および実像ＰＤＩ２を透過した光が入射する。また、画素１０内の＋ｘ側に配置されている光電変換部ＰＤ３および光電変換部ＰＤ４には、撮像光学系２の絞り３の開口内の－ｘ側の実像ＰＤＩ３および実像ＰＤＩ４を透過した光が入射する。
従って、画素１０内の－ｘ側に配置されている光電変換部ＰＤ１および光電変換部ＰＤ２には、それぞれ撮像光学系２の絞り３の開口内の＋ｘ側の実像ＰＤＩ１および実像ＰＤＩ２を透過した光が入射する。また、画素１０内の＋ｘ側に配置されている光電変換部ＰＤ３および光電変換部ＰＤ４には、撮像光学系２の絞り３の開口内の－ｘ側の実像ＰＤＩ３および実像ＰＤＩ４を透過した光が入射する。
【0036】
図２に示した撮像素子６内の画素１０は、いずれも図３（ａ）および図３（ｂ）に示した、ｘ方向に分割された複数の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４を有している。従って、撮像装置１は、図２のｘ方向に並ぶ複数の画素１０に含まれる光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４のそれぞれが生成した電荷に基づく出力信号から、公知の位相差検出法を使用して、撮像光学系２が撮像素子６上に形成する像の合焦状態を検出することができる。
【0037】
（撮像素子上の中央近傍の画素１０を用いる場合）
図５（ａ）および図５（ｂ）に示した例は、上述のとおり、撮像素子６の中央近傍に配置された画素１０を示している。すなわち、画素１０は、撮像光学系２の光軸の近傍に配置されている。従って、画素１０に入射する撮像光ＴＬのうち、絞り３の中央部を通過する主光線ＰＲ１は、撮像素子６の撮像面に垂直に入射する。この結果、主光線ＰＲ１は、光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４のｘ方向およびｙ方向の中心に入射する。すなわち、主光線ＰＲ１は、ｘ方向については、光電変換部ＰＤ２と光電変換部ＰＤ３の間の位置に入射する。
図５（ａ）および図５（ｂ）に示した例は、上述のとおり、撮像素子６の中央近傍に配置された画素１０を示している。すなわち、画素１０は、撮像光学系２の光軸の近傍に配置されている。従って、画素１０に入射する撮像光ＴＬのうち、絞り３の中央部を通過する主光線ＰＲ１は、撮像素子６の撮像面に垂直に入射する。この結果、主光線ＰＲ１は、光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４のｘ方向およびｙ方向の中心に入射する。すなわち、主光線ＰＲ１は、ｘ方向については、光電変換部ＰＤ２と光電変換部ＰＤ３の間の位置に入射する。
【0038】
すなわち、撮像光学系２の絞り３の開口内の、＋ｘ側を透過した光は光電変換部ＰＤ１と光電変換部ＰＤ２とに入射し、－ｘ側を透過した光は光電変換部ＰＤ３と光電変換部ＰＤ４とに入射する。
従って、光電変換部ＰＤ１と光電変換部ＰＤ２が生成した電荷に基づく出力信号と、光電変換部ＰＤ３と光電変換部ＰＤ４が生成した電荷に基づく出力信号とから、公知の位相差検出法を使用して、撮像素子６上の像の合焦状態を、正確に検出することができる。
従って、光電変換部ＰＤ１と光電変換部ＰＤ２が生成した電荷に基づく出力信号と、光電変換部ＰＤ３と光電変換部ＰＤ４が生成した電荷に基づく出力信号とから、公知の位相差検出法を使用して、撮像素子６上の像の合焦状態を、正確に検出することができる。
【0039】
従って、撮像素子６の中央近傍に配置された画素１０を用いて合焦状態を検出する場合には、制御部ＣＵは、撮像素子６の中央近傍の画素１０に対し、光電変換部ＰＤ１と光電変換部ＰＤ２が生成した電荷に基づく出力信号を第１出力信号として出力させる。そして、光電変換部ＰＤ３と光電変換部ＰＤ４が生成した電荷に基づく出力信号を第２出力信号として出力させる。
【0040】
具体的には、制御部ＣＵは、光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４で生成された電荷を転送する際に、図４に示した画素１０内の回路の制御線Ｔ１１、制御線Ｔ２１、制御線Ｔ３２、および制御線Ｔ４２には、ハイレベルの制御信号を送る。一方、制御線Ｔ３１、および制御線Ｔ２２には、ローレベルの制御信号を送る。
これにより、光電変換部ＰＤ１と光電変換部ＰＤ２が生成した電荷は、第１蓄積部ＦＤ１に転送され、ここで加算され、光電変換部ＰＤ３と光電変換部ＰＤ４が生成した電荷は、第２蓄積部ＦＤ２に転送され、ここで加算される。
これにより、光電変換部ＰＤ１と光電変換部ＰＤ２が生成した電荷は、第１蓄積部ＦＤ１に転送され、ここで加算され、光電変換部ＰＤ３と光電変換部ＰＤ４が生成した電荷は、第２蓄積部ＦＤ２に転送され、ここで加算される。
【0041】
上述のとおり、第１蓄積部ＦＤ１に蓄積された電荷は、増幅トランジスタＳＦ１により増幅された信号として信号線ＶＬ１に出力され、ＡＤ変換回路ＡＤ１でＡＤ変換され、出力端子ＯＰから第１出力信号として出力される。一方、第２蓄積部ＦＤ２に蓄積された電荷は、増幅トランジスタＳＦ２により増幅された信号として信号線ＶＬ２に出力され、ＡＤ変換回路ＡＤ２でＡＤ変換され、出力端子ＯＰから第２出力信号として出力される。
撮像制御部５は、撮像素子６の出力端子ＯＰから出力されるｘ方向に並ぶ複数の画素１０からの第１出力信号および第２出力信号に基づいて、それらの出力信号間の位相差（像ズレ量）を検出し、合焦状態を検出する。
撮像制御部５は、撮像素子６の出力端子ＯＰから出力されるｘ方向に並ぶ複数の画素１０からの第１出力信号および第２出力信号に基づいて、それらの出力信号間の位相差（像ズレ量）を検出し、合焦状態を検出する。
【0042】
（撮像素子上のｘ方向の中央以外の画素１０を用いる場合）
撮像素子６の中央近傍から＋ｘ方向に離れて配置されている画素１０には、撮像光ＴＬ全体が、撮像素子６の撮像面に対して傾いて入射する。撮像光ＴＬの主光線（ＰＲ１～ＰＲ４）の入射角（撮像素子６の撮像面の法線ＰＬに対する傾き角）は、光軸Ｏから画素１０までの距離に概ね比例し、撮像光学系２の像面から射出瞳３ａまでの距離（以下、「瞳距離」と呼ぶ。）に概ね反比例する。
撮像素子６の中央近傍から＋ｘ方向に離れて配置されている画素１０には、撮像光ＴＬ全体が、撮像素子６の撮像面に対して傾いて入射する。撮像光ＴＬの主光線（ＰＲ１～ＰＲ４）の入射角（撮像素子６の撮像面の法線ＰＬに対する傾き角）は、光軸Ｏから画素１０までの距離に概ね比例し、撮像光学系２の像面から射出瞳３ａまでの距離（以下、「瞳距離」と呼ぶ。）に概ね反比例する。
【0043】
従って、撮像素子６の中央近傍から＋ｘ方向に離れて配置されている画素１０においては、傾いて入射する主光線ＰＲ２が、光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４の中央に入射するように、マイクロレンズ１５のｘ方向の位置を所定量だけシフトして配置する。
ただし、撮像光学系２がズームレンズの場合には、撮像光学系２の焦点距離を変動させると、瞳距離も変動する場合が多い。また、レンズ交換式の撮像装置の場合には、撮像光学系２の交換により、瞳距離も変動する場合が多い。
従って、瞳距離の変動に伴い、主光線ＰＲ２を、常に光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４の中央に入射させることができるわけではない。
ただし、撮像光学系２がズームレンズの場合には、撮像光学系２の焦点距離を変動させると、瞳距離も変動する場合が多い。また、レンズ交換式の撮像装置の場合には、撮像光学系２の交換により、瞳距離も変動する場合が多い。
従って、瞳距離の変動に伴い、主光線ＰＲ２を、常に光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４の中央に入射させることができるわけではない。
【0044】
（撮像光学系の瞳距離が、設計上の瞳距離と概ね等しい場合）
図６（ａ）は、撮像光学系２の瞳距離が撮像素子６の設計上の瞳距離と概ね等しい場合における、中央近傍から＋ｘ方向に離れて配置された画素１０の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４と、射出瞳３ａとの位置関係を説明する断面図である。図６（ｂ）は、図５（ｂ）と同様の図であって、絞り面における、絞り３と、図６（ａ）に示した画素１０の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４のそれぞれの実像ＰＤＩ１～ＰＤＩ４との位置関係を示す図である。
図６（ａ）は、撮像光学系２の瞳距離が撮像素子６の設計上の瞳距離と概ね等しい場合における、中央近傍から＋ｘ方向に離れて配置された画素１０の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４と、射出瞳３ａとの位置関係を説明する断面図である。図６（ｂ）は、図５（ｂ）と同様の図であって、絞り面における、絞り３と、図６（ａ）に示した画素１０の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４のそれぞれの実像ＰＤＩ１～ＰＤＩ４との位置関係を示す図である。
【0045】
図６（ａ）に示したように、撮像素子６において中央近傍から＋ｘ方向に離れて配置されている画素１０には、撮像光ＴＬ全体が、撮像素子６の撮像面に対して傾いて入射する。従って、主光線ＰＲ２も、撮像素子６の撮像面の法線ＰＬに対して、平行ではなく、角度を持って入射する。
そこで、図６（ａ）の例においては、マイクロレンズ１５を、光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４に対して－ｘ方向に所定のシフト量だけシフトした位置に配置することにより、主光線ＰＲ２を光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４の中心に入射させている。
そこで、図６（ａ）の例においては、マイクロレンズ１５を、光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４に対して－ｘ方向に所定のシフト量だけシフトした位置に配置することにより、主光線ＰＲ２を光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４の中心に入射させている。
【0046】
このシフト量は、撮像素子６の中心から画素１０までの距離と、撮像光学系２の標準的な瞳距離とに応じて決定されている。この標準的な瞳距離を、以下では「設計上の瞳距離」とも呼ぶ。
すなわち、図６（ａ）および図６（ｂ）は、撮像レンズ２の瞳距離が、設計上の瞳距離と概ね等しい場合を示している。
すなわち、図６（ａ）および図６（ｂ）は、撮像レンズ２の瞳距離が、設計上の瞳距離と概ね等しい場合を示している。
【0047】
図６（ｂ）に示したように、撮像レンズ２の瞳距離が設計上の瞳距離に等しい場合には、撮像光学系２の絞り３の開口内の、＋ｘ側を透過した光は光電変換部ＰＤ１と光電変換部ＰＤ２とに入射し、－ｘ側を透過した光は光電変換部ＰＤ３と光電変換部ＰＤ４とに入射する。
従って、合焦状態の検出に、撮像素子６上のｘ方向の中央以外の画素１０を用いる場合であっても、上述の撮像素子６上の中央付近の画素１０を用いる場合と同様の検出を行うことができる。
従って、合焦状態の検出に、撮像素子６上のｘ方向の中央以外の画素１０を用いる場合であっても、上述の撮像素子６上の中央付近の画素１０を用いる場合と同様の検出を行うことができる。
【0048】
すなわち、制御部ＣＵは、光電変換部ＰＤ１と光電変換部ＰＤ２が生成した電荷を第１蓄積部ＦＤ１に転送して加算し、これに基づいて第１出力信号を出力させる。また、制御部ＣＵは、光電変換部ＰＤ３と光電変換部ＰＤ４が生成した電荷を第２蓄積部ＦＤ２に転送して加算し、これに基づいて第２出力信号を出力させる。
撮像制御部５は、第１出力信号と第２出力信号とに基づいて、合焦状態を検出する。
撮像制御部５は、第１出力信号と第２出力信号とに基づいて、合焦状態を検出する。
【0049】
（撮像光学系の瞳距離が、設計上の瞳距離より長い場合）
図７（ａ）は、撮像光学系２の瞳距離が撮像素子６の設計上の瞳距離より長い場合における、中央近傍から＋ｘ方向に離れて配置された画素１０の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４と、射出瞳３ａとの位置関係を説明する断面図である。図７（ｂ）は、図５（ｂ）と同様の図であって、絞り面における、絞り３と、図７（ａ）に示した画素１０の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４のそれぞれの実像ＰＤＩ１～ＰＤＩ４との位置関係を示す図である。
図７（ａ）は、撮像光学系２の瞳距離が撮像素子６の設計上の瞳距離より長い場合における、中央近傍から＋ｘ方向に離れて配置された画素１０の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４と、射出瞳３ａとの位置関係を説明する断面図である。図７（ｂ）は、図５（ｂ）と同様の図であって、絞り面における、絞り３と、図７（ａ）に示した画素１０の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４のそれぞれの実像ＰＤＩ１～ＰＤＩ４との位置関係を示す図である。
【0050】
撮像光学系２の瞳距離が長くなると、主光線ＰＲ３の撮像面への入射角が小さくなる。その結果、図７（ａ）に示したとおり、設計上の瞳距離に合わせて－ｘ方向に位置シフトしているマイクロレンズ１５を備える画素１０では、主光線ＰＲ３は、光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４の中心から－ｘ側にずれた位置に入射する。
【0051】
従って、図７（ｂ）に示したとおり、光電変換部ＰＤ１には撮像光学系２の絞り３の＋ｘ側を透過した光が入射するものの、光電変換部ＰＤ２および光電変換部ＰＤ３には撮像光学系２の絞り３の－ｘ側を透過した光が入射することとなる。また、光電変換部ＰＤ４には、十分な光が入射しないこととなる。
この場合、上述のように、光電変換部ＰＤ１と光電変換部ＰＤ２が生成した電荷に基づく第１出力信号と、光電変換部ＰＤ３と光電変換部ＰＤ４が生成した電荷に基づく第２出力信号とを用いても、十分な精度で合焦状態を検出することはできない。
この場合、上述のように、光電変換部ＰＤ１と光電変換部ＰＤ２が生成した電荷に基づく第１出力信号と、光電変換部ＰＤ３と光電変換部ＰＤ４が生成した電荷に基づく第２出力信号とを用いても、十分な精度で合焦状態を検出することはできない。
【0052】
そこで、第１実施形態の撮像装置１では、この場合には、光電変換部ＰＤ１～光電変換部ＰＤ４の各部が生成する電荷に基づいて第１出力信号および第２出力信号を生成する制御方法を変更する。
すなわち、第１出力信号の基となる第１蓄積部ＦＤ１に転送する電荷を、撮像光学系２の絞り３の＋ｘ側を透過した光が入射する光電変換部ＰＤ１で発生した電荷に変更する。そして、第２出力信号の基となる第２蓄積部ＦＤ２に転送する電荷を、撮像光学系２の絞り３の－ｘ側を透過した光が入射する光電変換部ＰＤ２および光電変換部ＰＤ３で発生した電荷に変更する。
すなわち、第１出力信号の基となる第１蓄積部ＦＤ１に転送する電荷を、撮像光学系２の絞り３の＋ｘ側を透過した光が入射する光電変換部ＰＤ１で発生した電荷に変更する。そして、第２出力信号の基となる第２蓄積部ＦＤ２に転送する電荷を、撮像光学系２の絞り３の－ｘ側を透過した光が入射する光電変換部ＰＤ２および光電変換部ＰＤ３で発生した電荷に変更する。
【0053】
具体的には、制御部ＣＵは、光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４で生成された電荷を転送する際に、図４に示した画素１０内の回路の制御線Ｔ１１、制御線Ｔ２２、および制御線Ｔ３２には、ハイレベルの制御信号を送る。一方、制御線Ｔ２１、制御線Ｔ３１、および制御線Ｔ４２には、ローレベルの制御信号を送る。
これにより、光電変換部ＰＤ１が生成した電荷が第１蓄積部ＦＤ１に転送され、光電変換部ＰＤ２と光電変換部ＰＤ３が生成した電荷が第２蓄積部ＦＤ２に転送され、加算される。
これにより、光電変換部ＰＤ１が生成した電荷が第１蓄積部ＦＤ１に転送され、光電変換部ＰＤ２と光電変換部ＰＤ３が生成した電荷が第２蓄積部ＦＤ２に転送され、加算される。
【0054】
（撮像光学系の瞳距離が、設計上の瞳距離より短い場合）
図８（ａ）は、撮像光学系２の瞳距離が撮像素子６の設計上の瞳距離より短い場合における、中央近傍から＋ｘ方向に離れて配置された画素１０の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４と、射出瞳３ａとの位置関係を説明する断面図である。図８（ｂ）は、図５（ｂ）と同様の図であって、絞り面における、絞り３と、図８（ａ）に示した画素１０の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４のそれぞれの実像ＰＤＩ１～ＰＤＩ４との位置関係を示す図である。
図８（ａ）は、撮像光学系２の瞳距離が撮像素子６の設計上の瞳距離より短い場合における、中央近傍から＋ｘ方向に離れて配置された画素１０の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４と、射出瞳３ａとの位置関係を説明する断面図である。図８（ｂ）は、図５（ｂ）と同様の図であって、絞り面における、絞り３と、図８（ａ）に示した画素１０の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４のそれぞれの実像ＰＤＩ１～ＰＤＩ４との位置関係を示す図である。
【0055】
撮像光学系２の瞳距離が短くなると、主光線ＰＲ３の撮像面への入射角が大きくなる。その結果、図８（ａ）に示したとおり、設計上の瞳距離に合わせて－ｘ方向に位置シフトしているマイクロレンズ１５を備える画素１０では、主光線ＰＲ３は、光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４の中心から＋ｘ側にずれた位置に入射する。
【0056】
従って、図８（ｂ）に示したとおり、光電変換部ＰＤ４には撮像光学系２の絞り３の－ｘ側を透過した光が入射するものの、光電変換部ＰＤ２および光電変換部ＰＤ３には撮像光学系２の絞り３の＋ｘ側を透過した光が入射することとなる。また、光電変換部ＰＤ１には、十分な光が入射しないこととなる。
この場合にも、上述のように、光電変換部ＰＤ１と光電変換部ＰＤ２が生成した電荷に基づく第１出力信号と、光電変換部ＰＤ３と光電変換部ＰＤ４が生成した電荷に基づく第２出力信号とを用いても、十分な精度で合焦状態を検出することはできない。
この場合にも、上述のように、光電変換部ＰＤ１と光電変換部ＰＤ２が生成した電荷に基づく第１出力信号と、光電変換部ＰＤ３と光電変換部ＰＤ４が生成した電荷に基づく第２出力信号とを用いても、十分な精度で合焦状態を検出することはできない。
【0057】
そこで、第１実施形態の撮像装置１では、この場合には、第１出力信号の基となる第１蓄積部ＦＤ１に転送する電荷を、撮像光学系２の絞り３の＋ｘ側を透過した光が入射する光電変換部ＰＤ２および光電変換部ＰＤ２で発生した電荷に変更する。そして、第２出力信号の基となる第２蓄積部ＦＤ２に転送する電荷を、撮像光学系２の絞り３の－ｘ側を透過した光が入射する光電変換部ＰＤ４発生した電荷に変更する。
【0058】
具体的には、制御部ＣＵは、光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４で生成された電荷を転送する際に、図４に示した画素１０内の回路の制御線Ｔ２１、制御線Ｔ３１、および制御線Ｔ４２には、ハイレベルの制御信号を送る。一方、制御線Ｔ１１、制御線Ｔ２２、および制御線Ｔ３２には、ローレベルの制御信号を送る。
これにより、光電変換部ＰＤ２と光電変換部ＰＤ３が生成した電荷が第１蓄積部ＦＤ１に転送され加算され、光電変換部ＰＤ４が生成した電荷が生成した電荷が第２蓄積部ＦＤ２に転送される。
これにより、光電変換部ＰＤ２と光電変換部ＰＤ３が生成した電荷が第１蓄積部ＦＤ１に転送され加算され、光電変換部ＰＤ４が生成した電荷が生成した電荷が第２蓄積部ＦＤ２に転送される。
【0059】
第１実施形態の撮像装置１では、撮像光学系の瞳距離が設計上の瞳距離よりも長い場合、または短い場合に、上述のように光電変換部ＰＤ１～光電変換部ＰＤ４の各部が生成する電荷に基づいて第１出力信号および第２出力信号を生成する制御方法を変更する。
従って、撮像光学系の瞳距離が設計上の瞳距離と異なる場合であっても、第１出力信号および第２出力信号を、それぞれ撮像光学系２の絞りの所定方向の一方の側と、他方の側とを通った光により生成された電荷に基づいて生成することができる。これにより、高精度に合焦状態を検出することができる。
従って、撮像光学系の瞳距離が設計上の瞳距離と異なる場合であっても、第１出力信号および第２出力信号を、それぞれ撮像光学系２の絞りの所定方向の一方の側と、他方の側とを通った光により生成された電荷に基づいて生成することができる。これにより、高精度に合焦状態を検出することができる。
【0060】
なお、上述の第１出力信号および第２出力信号を生成する制御方法の変更は、合焦状態を検出すべき画素１０の撮像素子６の中心からの距離、設計上の瞳距離、および撮像光学系２の瞳距離に基づいて行う。また、合焦状態を検出する際の撮像光学系２の絞り３の絞り値にも基づいて、変更を行っても良い。
【0061】
撮像制御部５は、操作部８等から合焦状態を検出すべき画素１０の位置情報の入力を受けるとともに、撮像光学系２のズーム状態や絞り値を検出し、予め記憶されているデータテーブル等を用いてズーム状態や絞り値に応じた瞳距離を算出する。撮像制御部５は、これらの情報に基づいて、撮像素子６内の合焦状態を検出すべき画素１０を選定するとともに、第１出力信号および第２出力信号を生成する制御方法を決定する。
なお、撮像光学系２の瞳距離は、撮像光学系２の像高、すなわち合焦状態を検出すべき画素１０の撮像素子６の中心からの距離に依っても変化する。従って、瞳距離を、画素１０の撮像素子６の中心からの距離に応じて変化する関数として扱うこともできる。
なお、撮像光学系２の瞳距離は、撮像光学系２の像高、すなわち合焦状態を検出すべき画素１０の撮像素子６の中心からの距離に依っても変化する。従って、瞳距離を、画素１０の撮像素子６の中心からの距離に応じて変化する関数として扱うこともできる。
【0062】
以上の第１実施形態においては、転送トランジスタＴＸ１～ＴＸ４、第１蓄積部ＦＤ１、第２蓄積部ＦＤ２、増幅トランジスタＳＦ１、ＳＦ２、選択トランジスタＳＴ１、ＳＴ２、信号線ＶＬ１、ＶＬ２、ＡＤ変換回路ＡＤ１、ＡＤ２、およびデータレーンＤＬ１、ＤＬ２を、出力部と解釈することができる。
【0063】
（撮像素子を構成する回路の変形例１）
図９は、撮像素子６を構成する回路の変形例１の回路図を示す図であり、上述の第１実施形態の撮像装置１の撮像素子６の構成の変形例を示している。変形例１の撮像素子６の全体構成は、上述の第１実施形態と概ね同一である。従って、以下では、上述の第１実施形態との相違点について説明する。
変形例１においては、１つの画素１０内に、概ね従来のＣＭＯＳ撮像素子の４画素分の回路が設けられた構造となっている。
図９は、撮像素子６を構成する回路の変形例１の回路図を示す図であり、上述の第１実施形態の撮像装置１の撮像素子６の構成の変形例を示している。変形例１の撮像素子６の全体構成は、上述の第１実施形態と概ね同一である。従って、以下では、上述の第１実施形態との相違点について説明する。
変形例１においては、１つの画素１０内に、概ね従来のＣＭＯＳ撮像素子の４画素分の回路が設けられた構造となっている。
【0064】
すなわち、変形例１の画素１０には、上述の第１実施形態の撮像素子６と同様に、ｘ方向の異なる位置に４つの光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４が形成されている。そして、４つの光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４のそれぞれに対応して、キャパシタンスＣ３を有する電荷蓄積部ＦＤ３、増幅トランジスタＳＦ３、およびリセットトランジスタＲＴ３を含む読み出し部ＲＵ１～ＲＵ４が、それぞれ設けられている。
【0065】
読み出し部ＲＵ１～ＲＵ４内の各リセットトランジスタＲＴ３の一端と、各増幅トランジスタＳＦ３の一端には、電源電圧ＶＤＤが供給されている。読み出し部ＲＵ１～ＲＵ４内の各転送トランジスタＴＸ３のゲートは１本の制御線Ｓ１０により制御される。読み出し部ＲＵ１～ＲＵ４内の各リセットトランジスタＲＴ３のゲートは１本のリセット線ＲＬにより制御される。
各読み出し部ＲＵ１～ＲＵ４内の増幅トランジスタＳＦ３の他端のそれぞれからは、各読み出し部ＲＵ１～ＲＵ４に接続されている光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４により生成された電荷に基づく信号が、それぞれ信号線ＶＬ０１～ＶＬ０４に出力される。
各読み出し部ＲＵ１～ＲＵ４内の増幅トランジスタＳＦ３の他端のそれぞれからは、各読み出し部ＲＵ１～ＲＵ４に接続されている光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４により生成された電荷に基づく信号が、それぞれ信号線ＶＬ０１～ＶＬ０４に出力される。
【0066】
変形例１の画素１０は、複数の選択トランジスタＳＴ１１～ＳＴ４２を有している。
選択トランジスタＳＴ１１は、その一端が信号線ＶＬ０１に接続され、その他端が信号線ＶＬ１１に接続され、そのゲートには制御線Ｓ１１が接続されている。
選択トランジスタＳＴ２１は、その一端が信号線ＶＬ０２に接続され、その他端が信号線ＶＬ１１に接続され、そのゲートには制御線Ｓ２１が接続されている。
選択トランジスタＳＴ１１は、その一端が信号線ＶＬ０１に接続され、その他端が信号線ＶＬ１１に接続され、そのゲートには制御線Ｓ１１が接続されている。
選択トランジスタＳＴ２１は、その一端が信号線ＶＬ０２に接続され、その他端が信号線ＶＬ１１に接続され、そのゲートには制御線Ｓ２１が接続されている。
【0067】
選択トランジスタＳＴ３１は、その一端が信号線ＶＬ０３に接続され、その他端が信号線ＶＬ１１に接続され、そのゲートには制御線Ｓ３１が接続されている。
選択トランジスタＳＴ２２は、その一端が信号線ＶＬ０２に接続され、その他端が信号線ＶＬ１２に接続され、そのゲートには制御線Ｓ２２が接続されている。
選択トランジスタＳＴ２２は、その一端が信号線ＶＬ０２に接続され、その他端が信号線ＶＬ１２に接続され、そのゲートには制御線Ｓ２２が接続されている。
【0068】
選択トランジスタＳＴ３２は、その一端が信号線ＶＬ０３に接続され、その他端が信号線ＶＬ１２に接続され、そのゲートには制御線Ｓ３２が接続されている。
選択トランジスタＳＴ４２は、その一端が信号線ＶＬ０４に接続され、その他端が信号線ＶＬ１２に接続され、そのゲートには制御線Ｓ４２が接続されている。
選択トランジスタＳＴ４２は、その一端が信号線ＶＬ０４に接続され、その他端が信号線ＶＬ１２に接続され、そのゲートには制御線Ｓ４２が接続されている。
【0069】
選択トランジスタＳＴ１１および選択トランジスタＳＴ２１は、信号線ＶＬ０１と信号線ＶＬ０２とを電気的に接続する接続部と解釈することもできる。同様に、選択トランジスタＳＴ２２および選択トランジスタＳＴ３２は、信号線ＶＬ０２と信号線ＶＬ０３とを電気的に接続する接続部と解釈することもできる。さらに、選択トランジスタＳＴ３２および選択トランジスタＳＴ４２は、信号線ＶＬ０３と信号線ＶＬ０４とを電気的に接続する接続部と解釈することもできる。
【0070】
信号線ＶＬ１１の端部にはＡＤ変換回路ＡＤ１１および電流源ＣＳが接続され、信号線ＶＬ１２の端部にはＡＤ変換回路ＡＤ１２および電流源ＣＳが接続されている。ＡＤ変換回路ＡＤ１１およびＡＤ変換回路ＡＤ１２には、垂直制御部ＶＣ（制御部ＣＵ）からの制御線Ｓ００が接続されている。
【0071】
ＡＤ変換回路ＡＤ１１およびＡＤ変換回路ＡＤ１２は、制御線Ｓ００を介して制御部ＣＵから送られる制御信号に基づいてＡＤ変換を行い、デジタルに変換された信号を、それぞれデータレーンＤＬ１１およびデータレーンＤＬ１２に出力する。データレーンＤＬ１１に出力された第１出力信号、データレーンＤＬ１２に出力された第２出力信号は、出力端子ＯＰから撮像素子６の外部に出力される。
本実施形態の撮像素子においても、いわゆるデジタル相関二重サンプリングにより信号を読み出ることができる。その動作は、通常のＣＭＯＳイメージセンサにおける動作と同様であるので、説明は省略する。
本実施形態の撮像素子においても、いわゆるデジタル相関二重サンプリングにより信号を読み出ることができる。その動作は、通常のＣＭＯＳイメージセンサにおける動作と同様であるので、説明は省略する。
【0072】
変形例１の撮像素子６においては、水平制御部ＨＣ（制御部ＣＵ）から各制御線Ｓ１１～Ｓ４２に送る制御信号のレベルを変更することにより、各読み出し部ＲＵ１～ＲＵ４から信号線ＶＬ１１および信号線ＶＬ１２への出力状態を変更することができる。
例えば、制御部ＣＵは、制御線Ｓ１１、制御線Ｓ２１、制御線Ｓ３２、および制御線Ｓ４２にハイレベルの制御信号を送り、制御線Ｓ２２、および制御線Ｓ３１にローレベルの制御信号を送る。この場合、読み出し部ＲＵ１と読み出し部ＲＵ２の出力信号を加算して信号線ＶＬ１１に出力させ、読み出し部ＲＵ３と読み出し部ＲＵ４の出力信号を加算して信号線ＶＬ１２に出力させることができる。
例えば、制御部ＣＵは、制御線Ｓ１１、制御線Ｓ２１、制御線Ｓ３２、および制御線Ｓ４２にハイレベルの制御信号を送り、制御線Ｓ２２、および制御線Ｓ３１にローレベルの制御信号を送る。この場合、読み出し部ＲＵ１と読み出し部ＲＵ２の出力信号を加算して信号線ＶＬ１１に出力させ、読み出し部ＲＵ３と読み出し部ＲＵ４の出力信号を加算して信号線ＶＬ１２に出力させることができる。
【0073】
あるいは、制御部ＣＵは、制御線Ｓ１１、制御線Ｓ２２、および制御線Ｓ３２にハイレベルの制御信号を送り、制御線Ｓ２１、制御線Ｓ３１、および制御線Ｓ４２にローレベルの制御信号を送る。この場合、読み出し部ＲＵ１の出力信号を信号線ＶＬ１１に出力させ、読み出し部ＲＵ２と読み出し部ＲＵ３の出力信号を加算して信号線ＶＬ１２に出力させることができる。
【0074】
あるいは、制御部ＣＵは、制御線Ｓ２１、制御線Ｓ３１、および制御線Ｓ４２にハイレベルの制御信号を送り、制御線Ｓ１１、制御線Ｓ２２、および制御線Ｓ３２にローレベルの制御信号を送る。この場合、読み出し部ＲＵ２と読み出し部ＲＵ３の出力信号を加算して信号線ＶＬ１１に出力させ、読み出し部ＲＵ４の出力信号を信号線ＶＬ１２に出力させることができる。
【0075】
以上の変形例１においては、読み出し部ＲＵ１～ＲＵ４、選択トランジスタＳＴ１１～ＳＴ４２、信号線ＶＬ１１、ＶＬ１２、ＡＤ変換回路ＡＤ１１、ＡＤ１２、およびデータレーンＤＬ１１、ＤＬ１２を、出力部と解釈することができる。
また、選択トランジスタＳＴ１１～ＳＴ４２を、加算部と解釈することができる。
また、選択トランジスタＳＴ１１～ＳＴ４２を、加算部と解釈することができる。
【0076】
（撮像素子を構成する回路の変形例２）
【0077】
図１０は、撮像素子６を構成する回路の変形例２の回路図を示す図であり、上述の第１実施形態の撮像装置１の撮像素子６の構成の変形例を示している。変形例２の回路の構成の多くは、上述の変形例１の回路の構成と同一であるので、同一の構成には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【0078】
変形例２の画素１０は、変形例２の画素１０に含まれている読み出し部ＲＵ１～ＲＵ４のそれぞれに選択トランジスタＳＴ３が加わった、読み出し部ＲＵ５～ＲＵ８を有している。
各読み出し部ＲＵ５～ＲＵ８の転送トランジスタＴＸ３の一端には、それぞれ光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４が接続されている。
各読み出し部ＲＵ５～ＲＵ８の転送トランジスタＴＸ３の一端には、それぞれ光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４が接続されている。
【0079】
読み出し部ＲＵ５～ＲＵ８内の選択トランジスタＳＴ３の一端は増幅トランジスタＳＦ３の他端に接続されて、選択トランジスタＳＴ３の他端はそれぞれ信号線ＶＬ２１～ＶＬ２４に接続されている。
各読み出し部ＲＵ５～ＲＵ８内の選択トランジスタＳＴ３の他端から出力される信号は、各読み出し部ＲＵ５～ＲＵ８に接続されている光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４により生成された電荷に基づく信号である。
各読み出し部ＲＵ５～ＲＵ８内の選択トランジスタＳＴ３の他端から出力される信号は、各読み出し部ＲＵ５～ＲＵ８に接続されている光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４により生成された電荷に基づく信号である。
【0080】
変形例２の撮像素子６では、各画素１０内ではなく、信号線ＶＬ２１～ＶＬ２４の端部の近傍、すなわちＡＤ変換回路ＡＤ１１、ＡＤ１２の近傍に、選択トランジスタＳＴ５１～ＳＴ８２が設けられている。
選択トランジスタＳＴ５１は、その一端が信号線ＶＬ２１に接続され、その他端が信号線ＶＬ３１に接続され、そのゲートには制御線Ｓ５１が接続されている。
選択トランジスタＳＴ５１は、その一端が信号線ＶＬ２１に接続され、その他端が信号線ＶＬ３１に接続され、そのゲートには制御線Ｓ５１が接続されている。
【0081】
選択トランジスタＳＴ６１は、その一端が信号線ＶＬ２２に接続され、その他端が信号線ＶＬ３１１に接続され、そのゲートには制御線Ｓ６１が接続されている。
選択トランジスタＳＴ７１は、その一端が信号線ＶＬ２３に接続され、その他端が信号線ＶＬ３１に接続され、そのゲートには制御線Ｓ７１が接続されている。
選択トランジスタＳＴ６２は、その一端が信号線ＶＬ２２に接続され、その他端が信号線ＶＬ３２に接続され、そのゲートには制御線Ｓ６２が接続されている。
選択トランジスタＳＴ７１は、その一端が信号線ＶＬ２３に接続され、その他端が信号線ＶＬ３１に接続され、そのゲートには制御線Ｓ７１が接続されている。
選択トランジスタＳＴ６２は、その一端が信号線ＶＬ２２に接続され、その他端が信号線ＶＬ３２に接続され、そのゲートには制御線Ｓ６２が接続されている。
【0082】
選択トランジスタＳＴ７２は、その一端が信号線ＶＬ２３に接続され、その他端が信号線ＶＬ３２に接続され、そのゲートには制御線Ｓ７２が接続されている。
選択トランジスタＳＴ８２は、その一端が信号線ＶＬ２４に接続され、その他端が信号線ＶＬ３２に接続され、そのゲートには制御線Ｓ８２が接続されている。
信号線ＶＬ３１の端部にはＡＤ変換回路ＡＤ１１および電流源ＣＳが接続され、信号線ＶＬ３２の端部にはＡＤ変換回路ＡＤ１２および電流源ＣＳが接続されている。
選択トランジスタＳＴ８２は、その一端が信号線ＶＬ２４に接続され、その他端が信号線ＶＬ３２に接続され、そのゲートには制御線Ｓ８２が接続されている。
信号線ＶＬ３１の端部にはＡＤ変換回路ＡＤ１１および電流源ＣＳが接続され、信号線ＶＬ３２の端部にはＡＤ変換回路ＡＤ１２および電流源ＣＳが接続されている。
【0083】
変形例２の撮像素子６においては、水平制御部ＨＣ（制御部ＣＵ）から各制御線Ｓ５１～Ｓ８２に送る制御信号のレベルを変更することにより、各読み出し部ＲＵ５～ＲＵ８から信号線ＶＬ３１および信号線ＶＬ３２への出力状態を変更することができる。
例えば、制御部ＣＵは、制御線Ｓ５１、制御線Ｓ６１、制御線Ｓ７２、および制御線Ｓ８２にハイレベルの制御信号を送り、制御線Ｓ６２、および制御線Ｓ７１にローレベルの制御信号を送る。この場合、読み出し部ＲＵ５と読み出し部ＲＵ６の出力信号を加算して信号線ＶＬ３１に出力させ、読み出し部ＲＵ７と読み出し部ＲＵ８の出力信号を加算して信号線ＶＬ３２に出力させることができる。
例えば、制御部ＣＵは、制御線Ｓ５１、制御線Ｓ６１、制御線Ｓ７２、および制御線Ｓ８２にハイレベルの制御信号を送り、制御線Ｓ６２、および制御線Ｓ７１にローレベルの制御信号を送る。この場合、読み出し部ＲＵ５と読み出し部ＲＵ６の出力信号を加算して信号線ＶＬ３１に出力させ、読み出し部ＲＵ７と読み出し部ＲＵ８の出力信号を加算して信号線ＶＬ３２に出力させることができる。
【0084】
あるいは、制御部ＣＵは、制御線Ｓ５１、制御線Ｓ６２、および制御線Ｓ７２にハイレベルの制御信号を送り、制御線Ｓ６１、制御線Ｓ７１、および制御線Ｓ８２にローレベルの制御信号を送る。この場合、読み出し部ＲＵ１の出力信号を信号線ＶＬ３１に出力させ、読み出し部ＲＵ６と読み出し部ＲＵ７の出力信号を加算して信号線ＶＬ３２に出力させることができる。
【0085】
あるいは、制御部ＣＵは、制御線Ｓ６１、制御線Ｓ７１、および制御線Ｓ８２にハイレベルの制御信号を送り、制御線Ｓ５１、制御線Ｓ６２、および制御線Ｓ７２にローレベルの制御信号を送る。この場合、読み出し部ＲＵ２と読み出し部ＲＵ３の出力信号を加算して信号線ＶＬ３１に出力させ、読み出し部ＲＵ４の出力信号を信号線ＶＬ３２に出力させることができる。
【0086】
以上の変形例２においては、読み出し部ＲＵ５～ＲＵ８、選択トランジスタＳＴ５１～ＳＴ８２、信号線ＶＬ２１～ＶＬ３２、ＡＤ変換回路ＡＤ１１、ＡＤ１２、およびデータレーンＤＬ１１、ＤＬ１２を、出力部と解釈することができる。
また、選択トランジスタＳＴ５１～ＳＴ８２を、加算部と解釈することができる。
また、選択トランジスタＳＴ５１～ＳＴ８２を、加算部と解釈することができる。
【0087】
（画素を構成する回路の変形例３）
上述の第１実施形態および各変形例においては、各画素１０内の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４で生成された電荷、または電荷に基づく信号は、アナログ信号としてその一部が加算（合成）されるものとした。しかし、光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４で生成された電荷に基づくアナログ信号を、デジタル信号に変換したのちに、加算する構成とすることもできる。
上述の第１実施形態および各変形例においては、各画素１０内の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４で生成された電荷、または電荷に基づく信号は、アナログ信号としてその一部が加算（合成）されるものとした。しかし、光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４で生成された電荷に基づくアナログ信号を、デジタル信号に変換したのちに、加算する構成とすることもできる。
【0088】
図１１は、撮像素子６を構成する回路の変形例３の回路図を示す図であり、上述の第１実施形態の撮像装置１の撮像素子６の構成の変形例を示している。変形例３の回路の構成の多くは、上述の変形例２の回路の構成と同一であるので、同一の構成には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【0089】
変形例３の各画素１０は、上述の第２実施形態の撮像素子６と同様に、４つの光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４と、そのそれぞれに接続されている４つの読み出し部ＲＵ５～ＲＵ８を含んでいる。
読み出し部ＲＵ５～ＲＵ８のそれぞれに含まれる選択トランジスタＳＴ３の各他端は、それぞれ信号線ＶＬ４１～ＶＬ４４の中の１つに接続されている。
読み出し部ＲＵ５～ＲＵ８のそれぞれに含まれる選択トランジスタＳＴ３の各他端は、それぞれ信号線ＶＬ４１～ＶＬ４４の中の１つに接続されている。
【0090】
各信号線ＶＬ４１～ＶＬ４４の端部には、それぞれＡＤ変換回路ＡＤ２１～ＡＤ２４および電流源ＣＳが接続されている。ＡＤ変換回路ＡＤ２１～ＡＤ２４は、信号線ＶＬ４１～ＶＬ４４に出力されている各読み出し部ＲＵ５～ＲＵ８から出力されたアナログ信号を、水平制御部ＨＣ（制御部ＣＵ）から制御線Ｓ００を介して伝達される指令に従って、デジタル信号にＡＤ変換する。
【0091】
ＡＤ変換回路ＡＤ２１～ＡＤ２４は、デジタル信号に変換された出力信号を、それぞれデータレーンＤＬ２１～ＤＬ２４に出力する。データレーンに出力された出力信号（デジタル信号）は、出力端子ＯＰから撮像素子６の外部に出力される。
図１１において破線で囲った領域ＤＯ１については、後述する。
図１１において破線で囲った領域ＤＯ１については、後述する。
【0092】
ＡＤ変換回路ＡＤ２１～ＡＤ２４から出力されたデジタル信号に対し、撮像制御部５内で、適宜、加算等の演算が行われる。
撮像制御部５は、ＡＤ変換回路ＡＤ２１～ＡＤ２４から出力されたデジタル信号の総和を算出し、これを画像信号とする。
撮像制御部５は、ＡＤ変換回路ＡＤ２１～ＡＤ２４から出力されたデジタル信号の総和を算出し、これを画像信号とする。
【0093】
撮像制御部５はまた、ＡＤ変換回路ＡＤ２１～ＡＤ２４から出力されたデジタル信号に基づいて、位相差検出方式による合焦状態の検出を行う。
合焦状態の検出において、ＡＤ変換回路ＡＤ２１とＡＤ変換回路ＡＤ２２から出力されたデジタル信号の和（第１出力信号）と、ＡＤ変換回路ＡＤ２３とＡＤ変換回路ＡＤ２４から出力されたデジタル信号の和（第２出力信号）との、２つの信号に基づく検出を行なっても良い。
合焦状態の検出において、ＡＤ変換回路ＡＤ２１とＡＤ変換回路ＡＤ２２から出力されたデジタル信号の和（第１出力信号）と、ＡＤ変換回路ＡＤ２３とＡＤ変換回路ＡＤ２４から出力されたデジタル信号の和（第２出力信号）との、２つの信号に基づく検出を行なっても良い。
【0094】
あるいは、合焦状態の検出において、ＡＤ変換回路ＡＤ２１から出力されたデジタル信号（第１出力信号）と、ＡＤ変換回路ＡＤ２２とＡＤ変換回路ＡＤ２３から出力されたデジタル信号の和（第２出力信号）との、２つの信号に基づく検出を行なっても良い。
あるいは、合焦状態の検出において、ＡＤ変換回路ＡＤ２１とＡＤ変換回路ＡＤ２２から出力されたデジタル信号の和（第１出力信号）と、ＡＤ変換回路ＡＤ２３から出力されたデジタル信号（第２出力信号）との、２つの信号に基づく検出を行なっても良い。
あるいは、合焦状態の検出において、ＡＤ変換回路ＡＤ２１とＡＤ変換回路ＡＤ２２から出力されたデジタル信号の和（第１出力信号）と、ＡＤ変換回路ＡＤ２３から出力されたデジタル信号（第２出力信号）との、２つの信号に基づく検出を行なっても良い。
【0095】
ＡＤ変換回路ＡＤ２１～ＡＤ２４がそれぞれ出力するデジタル信号は、それぞれ光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４が生成した電荷に基づく信号である。従って、合焦状態の検出において、ＡＤ変換回路ＡＤ２１～ＡＤ２４のいずれが出力した信号を、単独で、または加算して使用するかの制御方法の変更は、上述のように、撮像装置１の使用状態に応じて決定する。具体的には、制御方法は、合焦状態を検出すべき画素１０の撮像素子６の中心からの距離、設計上の瞳距離、撮像光学系２の瞳距離、および撮像光学系２の絞り値に基づいて、決定する。
【0096】
以上の変形例３においては、読み出し部ＲＵ５～ＲＵ８、信号線ＶＬ４１～ＶＬ４４、ＡＤ変換回路ＡＤ２１～ＡＤ２４、データレーンＤＬ２１～ＤＬ２４、および撮像制御部５を、出力部と解釈することができる。
【0097】
（画素を構成する回路の変形例４）
上述の変形例３においては、撮像素子６は、ＡＤ変換回路ＡＤ２１～ＡＤ２４がそれぞれ出力するデジタル信号を加算する加算回路を有しない構成とした。しかし、ＡＤ変換回路ＡＤ２１～ＡＤ２４がそれぞれ出力するデジタル信号を加算する加算回路を撮像素子６内に設けても良い。
上述の変形例３においては、撮像素子６は、ＡＤ変換回路ＡＤ２１～ＡＤ２４がそれぞれ出力するデジタル信号を加算する加算回路を有しない構成とした。しかし、ＡＤ変換回路ＡＤ２１～ＡＤ２４がそれぞれ出力するデジタル信号を加算する加算回路を撮像素子６内に設けても良い。
【0098】
図１２は、変形例４の撮像素子６の一部を示す図であり、図１１中に破線で示した領域ＤＯ１の変形例である領域ＤＯ２を示す図である。
領域ＤＯ２は、領域ＤＯ１と同様に、４つのＡＤ変換回路ＡＤ２１～ＡＤ２４と、データレーンＤＬの一部を含む。領域ＤＯ２は、さらに、ＡＤ変換回路ＡＤ２１～ＡＤ２４からのデジタル信号出力に対し演算を行う第１演算部ＡＣ１および第２演算部ＡＣ２を含んでいる。
領域ＤＯ２は、領域ＤＯ１と同様に、４つのＡＤ変換回路ＡＤ２１～ＡＤ２４と、データレーンＤＬの一部を含む。領域ＤＯ２は、さらに、ＡＤ変換回路ＡＤ２１～ＡＤ２４からのデジタル信号出力に対し演算を行う第１演算部ＡＣ１および第２演算部ＡＣ２を含んでいる。
【0099】
第１演算部ＡＣ１は、制御部ＣＵから制御線Ｓ０１を介して送られる制御信号に従って、ＡＤ変換回路ＡＤ２１～ＡＤ２３から出力されるデジタル信号を演算処理し、演算結果である第１出力信号をデータレーンＤＬ１に出力する。第２演算部ＡＣ２は、制御部ＣＵから制御線Ｓ０２を介して送られる制御信号に従って、ＡＤ変換回路ＡＤ２２～ＡＤ２４から出力されるデジタル信号を演算処理し、演算結果である第２出力信号をデータレーンＤＬ２に出力する。
【0100】
第１演算部ＡＣ１は、一例として、ＡＤ変換回路ＡＤ２１のデジタル信号を出力する、ＡＤ変換回路ＡＤ２１およびＡＤ変換回路ＡＤ２２のデジタル信号を加算して出力する、またはＡＤ変換回路ＡＤ２２およびＡＤ変換回路ＡＤ２３のデジタル信号を加算して出力する、のいずれかを選択的に実行する。
第２演算部ＡＣ２は、一例として、ＡＤ変換回路ＡＤ２２およびＡＤ変換回路ＡＤ２３のデジタル信号を加算して出力する、ＡＤ変換回路ＡＤ２３およびＡＤ変換回路ＡＤ２４のデジタル信号を加算して出力する、またはＡＤ変換回路ＡＤ２４のデジタル信号を出力する、のいずれかを選択的に実行する。
第２演算部ＡＣ２は、一例として、ＡＤ変換回路ＡＤ２２およびＡＤ変換回路ＡＤ２３のデジタル信号を加算して出力する、ＡＤ変換回路ＡＤ２３およびＡＤ変換回路ＡＤ２４のデジタル信号を加算して出力する、またはＡＤ変換回路ＡＤ２４のデジタル信号を出力する、のいずれかを選択的に実行する。
【0101】
以上の変形例４においては、読み出し部ＲＵ５～ＲＵ８、信号線ＶＬ４１～ＶＬ４４、ＡＤ変換回路ＡＤ２１～ＡＤ２４、第１演算部ＡＣ１、第２演算部ＡＣ２、およびデータレーンＤＬ１、ＤＬ２を、出力部と解釈することができる。
【0102】
（第１実施形態および各変形例のさらなる変形例）
上述の第１実施形態および各変形例においては、画素１０内に４個の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４が配置されるものとしたが、この数は４個に限らず、３個であっても良く、５個以上であっても良い。光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４の数を変更する場合には、それに合わせて各種トランジスタや制御線の数を変更すべきことは当業者には容易に理解される。
上述の第１実施形態および各変形例においては、画素１０内に４個の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４が配置されるものとしたが、この数は４個に限らず、３個であっても良く、５個以上であっても良い。光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４の数を変更する場合には、それに合わせて各種トランジスタや制御線の数を変更すべきことは当業者には容易に理解される。
【0103】
上述の第１実施形態および各変形例においては、特に撮像素子上の中央部の画素１０を用いる場合に、４個の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４が生成した電荷に基づく信号を全て使用して、合焦状態を検出するものとしたが、これに限られるわけではない。
例えば、絞り３がＦ値の小さい、すなわち大口径比の撮像光学系２を使用する場合には、撮像光学系２のＦ値を実効的に大きくして（実効的に小口径比として）合焦状態を検出した方が、大デフォーカス状態においても、合焦状態を正確に検出できる場合がある。
例えば、絞り３がＦ値の小さい、すなわち大口径比の撮像光学系２を使用する場合には、撮像光学系２のＦ値を実効的に大きくして（実効的に小口径比として）合焦状態を検出した方が、大デフォーカス状態においても、合焦状態を正確に検出できる場合がある。
【0104】
これに対応するために、上述の第１実施形態および各変形例において、第１出力信号を光電変換部ＰＤ２が生成した電荷に基づく信号とし、第２出力信号を光電変換部ＰＤ３が生成した電荷に基づく信号としても良い。第１実施形態および各変形例において、制御部ＣＵは、制御線Ｔ１１～制御線Ｔ４２、制御線Ｓ１１～制御線Ｔ８２、または信号Ｓ０１、Ｓ０２を介して画素１０に送る制御信号を制御することにより、これを行うことができる。
【0105】
この場合において、撮像光学系２のＦ値を実効的に十分大きくするために（実効的に十分小口径比とするために）、４個の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４のうち両端以外に配置される光電変換部ＰＤ２およびＰＤ３のｘ方向の幅を、両端に配置される光電変換部ＰＤ１およびＰＤ４のｘ方向の幅よりも小さくしている。
【0106】
上述の第１実施形態および各変形例においては、各画素１０内の複数の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４は、全てｘ方向に並んで配置されるものとした。しかし、複数の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４は、ｙ方向に並んで配置されるものであっても良い。あるいは、撮像素子６内の一部の画素１０においては、複数の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４がｘ方向に並んで配置され、他の画素１０においては、複数の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４がｙ方向に並んで配置されていても良い。
なお、複数の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４がｙ方向に並んで配置された画素１０からの出力信号を用いて、位相差検出法による合焦検出を行う場合には、ｙ方向に並ぶ複数の画素１０からの出力信号を用いて行う。
なお、複数の光電変換部ＰＤ１～ＰＤ４がｙ方向に並んで配置された画素１０からの出力信号を用いて、位相差検出法による合焦検出を行う場合には、ｙ方向に並ぶ複数の画素１０からの出力信号を用いて行う。
【0107】
上述の第１実施形態および各変形例のいずれにおいても、転送トランジスタＴＸ１～ＴＸ４、選択トランジスタＳＴ１～ＳＴ８２、増幅トランジスタＳＦ１～ＳＦ３、およびリセットトランジスタＲＴ１～ＲＴ３のそれぞれは、上層基板１２ａまたは下層基板１２ｂのどちらに形成されていても良い。垂直制御部ＶＣ、水平制御部ＨＣ、ＡＤ変換回路ＡＤ１～ＡＤ２４、第１演算部ＡＣ１、および第２演算部ＡＣ２も、上層基板１２ａまたは下層基板１２ｂのどちらに形成されていても良い。さらに、信号線ＶＬ１～ＶＬ４４、制御線Ｓ００～Ｓ８２、制御線Ｔ１１～Ｔ４２、選択線ＨＬ、およびリセット線ＲＬも、上層基板１２ａまたは下層基板１２ｂのどちらに形成されていても良い。
【0108】
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）以上の第１実施形態および各変形例の撮像装置１は、マイクロレンズ１５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ＰＤ１、第２光電変換部ＰＤ２、および第３光電変換部ＰＤ３と、第１光電変換部ＰＤ１、第２光電変換部ＰＤ２、および第３光電変換部ＰＤ３の少なくとも１つで生成された電荷に基づく信号を出力する出力部（転送トランジスタＴＸ１～ＴＸ４、選択トランジスタＳＴ１１～ＳＴ８２、ＡＤ変換回路ＡＤ１～ＡＤ２４、第１演算部ＡＣ１、第２演算部ＡＣ２等）と、第１出力信号として、第１光電変換部ＰＤ１および第２光電変換部ＰＤ２で生成された電荷に基づく信号を出力し、第２出力信号として、第３光電変換部ＰＤ３で生成された電荷に基づく信号とを出力するよう出力部を制御する第１制御と、第１出力信号として、第１光電変換部ＰＤ１で生成された電荷に基づく信号を出力し、第２出力信号として、第２光電変換部ＰＤ２および第３光電変換部ＰＤ３で生成された電荷に基づく信号を出力するよう出力部を制御する第２制御とを行う制御部ＣＵと、を備える。
この構成により、第１出力信号と第２出力信号とを、撮像光学系２の状態や撮像装置１の状態に応じて異なる光電変換部により生成された電荷に基づいて生成し、出力させることができる。
撮像装置１が、この第１出力信号および第２出力信号を用いて位相差検出法による合焦検出を行うことにより、合焦検出の精度を向上することができる。
（１）以上の第１実施形態および各変形例の撮像装置１は、マイクロレンズ１５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ＰＤ１、第２光電変換部ＰＤ２、および第３光電変換部ＰＤ３と、第１光電変換部ＰＤ１、第２光電変換部ＰＤ２、および第３光電変換部ＰＤ３の少なくとも１つで生成された電荷に基づく信号を出力する出力部（転送トランジスタＴＸ１～ＴＸ４、選択トランジスタＳＴ１１～ＳＴ８２、ＡＤ変換回路ＡＤ１～ＡＤ２４、第１演算部ＡＣ１、第２演算部ＡＣ２等）と、第１出力信号として、第１光電変換部ＰＤ１および第２光電変換部ＰＤ２で生成された電荷に基づく信号を出力し、第２出力信号として、第３光電変換部ＰＤ３で生成された電荷に基づく信号とを出力するよう出力部を制御する第１制御と、第１出力信号として、第１光電変換部ＰＤ１で生成された電荷に基づく信号を出力し、第２出力信号として、第２光電変換部ＰＤ２および第３光電変換部ＰＤ３で生成された電荷に基づく信号を出力するよう出力部を制御する第２制御とを行う制御部ＣＵと、を備える。
この構成により、第１出力信号と第２出力信号とを、撮像光学系２の状態や撮像装置１の状態に応じて異なる光電変換部により生成された電荷に基づいて生成し、出力させることができる。
撮像装置１が、この第１出力信号および第２出力信号を用いて位相差検出法による合焦検出を行うことにより、合焦検出の精度を向上することができる。
【0109】
（２）さらに、制御部ＣＵは、第１制御において出力部を制御して、第１出力信号として第１光電変換部ＰＤ１および第２光電変換部ＰＤ２で生成された電荷を加算した電荷に基づく信号を出力させ、第２制御において出力部を制御して、第２出力信号として第２光電変換部ＰＤ２および第３光電変換部ＰＤ３で生成された電荷を加算した電荷に基づく信号を出力させる構成としても良い。この構成においては、電荷を加算することにより信号の加算の精度（線形性）が向上する。
【0110】
（３）さらに、制御部ＣＵは、第１制御において出力部を制御して、第１光電変換部で生成された電荷に基づく第１信号と第２光電変換部で生成された電荷に基づく第２信号とを加算した信号を第１出力信号として出力させ、第２制御において前記出力部を制御して、第２信号と第３光電変換部で生成された電荷に基づく第３信号とを加算した信号を前記第２出力信号として出力させる構成としても良い。
この構成においては、信号の加算は、各光電変換部で生成された電荷そのものの加算ではなく、各光電変換部で生成された電荷に基づいて生成された信号を加算することにより行なう。従って、ノイズの影響を受けにくく、各光電変換部から離れた場所で信号の加算を行なうことができる。すなわち、信号を加算する回路を、ＡＤ変換回路の近傍等の画素１０内以外に配置することができ、画素１０の面積を削減することができる。
この構成においては、信号の加算は、各光電変換部で生成された電荷そのものの加算ではなく、各光電変換部で生成された電荷に基づいて生成された信号を加算することにより行なう。従って、ノイズの影響を受けにくく、各光電変換部から離れた場所で信号の加算を行なうことができる。すなわち、信号を加算する回路を、ＡＤ変換回路の近傍等の画素１０内以外に配置することができ、画素１０の面積を削減することができる。
【0111】
（４）さらに、第１光電変換部ＰＤ１で生成された電荷に基づくアナログ信号を第１デジタル信号に、第２光電変換部ＰＤ２で生成された電荷に基づくアナログ信号を第２デジタル信号に、第３光電変換部ＰＤ３で生成された電荷に基づくアナログ信号を第３デジタル信号に変換する変換部（ＡＤ２１～２３）を備え、制御部ＣＵは、第１制御において出力部を制御して、第１デジタル信号と第２デジタル信号とを加算した信号を第１出力信号として出力させ、第２制御において出力部を制御して、第２デジタル信号と第３デジタル信号とを加算した信号を第２出力信号として出力させる構成としても良い。
この構成においては、光電変換部で生成されたアナログ信号が、デジタル信号に変換された後に加算処理されるため、ノイズの影響が低減された加算を行うことができる。
この構成においては、光電変換部で生成されたアナログ信号が、デジタル信号に変換された後に加算処理されるため、ノイズの影響が低減された加算を行うことができる。
【0112】
（５）さらに、第１光電変換部ＰＤ１、第２光電変換部ＰＤ２、および第３光電変換部ＰＤ３は、同じマイクロレンズ１５を透過した光を光電変換して電荷を生成する構成としても良い。この構成により、撮像装置１は、第１出力信号および第２出力信号を用いてより高精度に位相差検出法による合焦検出を行ことができる。
【0113】
（５）さらに、第１光電変換部ＰＤ１、第２光電変換部ＰＤ２、および第３光電変換部ＰＤ３は、マイクロレンズ１５の光軸と交差する方向に沿って設けられている構成としても良い。この構成により、撮像装置１は、撮像光学系２の状態や撮像装置１の状態が変化しても、それに応じて、位相差検出法による合焦検出に最適な第１出力信号と第２出力信号とを生成することができる。
【0114】
（６）さらに、撮像装置は、光学系（撮像光学系２）による像を撮像するとともに、第１光電変換部ＰＤ１および第２光電変換部ＰＤ２で生成された電荷に基づく第１出力信号と第３光電変換部ＰＤ３で生成された電荷に基づく第２出力信号とに基づいて、または第１光電変換部で生成された電荷に基づく第１出力信号と第２光電変換部および第３光電変換部で生成された電荷に基づく第２出力信号とに基づいて、光学系２による像が撮像装置１の撮像面に合焦するよう光学系２の位置を制御する位置制御部（撮像制御部５、レンズ駆動部４）を備える構成としても良い。この構成により、撮像装置１は、撮像光学系２の状態や撮像装置１の状態が変化した場合であっても、光学系による像を高精度に撮像面に合焦することができる。
【0115】
（７）さらに、制御部（制御部ＣＵまたは撮像制御部５）は、光学系２の瞳距離と、光学系２の絞り値と、第１光電変換部、第２光電変換部および第３光電変換部の撮像装置１の撮像面における位置との少なくとも１つに基づいて、第１制御または第２制御を行う構成とすることもできる。この構成により、撮像装置１は、撮像光学系２の状態や撮像装置１の状態が変化した場合であっても、光学系による像を高精度に撮像面に合焦することができる。
【0116】
上述では、種々の実施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。また、各実施形態および変形例は、それぞれ単独で適用しても良いし、組み合わせて用いても良い。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】
【0117】
１：撮像装置、２：撮像光学系、３：絞り、３ａ：射出瞳、４：レンズ駆動部、５：撮像制御部、６：撮像素子、７：表示部、８：操作部、１０：画素、１１：画素列、１２：半導体基板、１５：マイクロレンズ、ＰＤ１～ＰＤ４：光電変換部、ＨＣ：水平制御部、ＶＣ：垂直制御部、ＣＵ：制御部、ＴＸ１～ＴＸ４：転送トランジスタ、ＳＴ１～ＳＴ８２：選択トランジスタ、ＳＦ１～ＳＦ３：増幅トランジスタ、ＲＴ１～ＲＴ３：リセットトランジスタ、ＡＤ１～ＡＤ２４：ＡＤ変換回路、ＡＣ１：第１演算部、ＡＣ２：第２演算部ＡＣ２、ＶＬ１～ＶＬ４４：信号線、Ｓ００～Ｓ８２：制御線、Ｔ１１～Ｔ４２：制御線、ＨＬ：選択線、ＲＬ：リセット線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】