JPWO2013042518A1 - デジタルカメラ - Google Patents

Abstract

色相が片寄った被写体であっても、正確に焦点調節を行う。固体撮像装置（２０）は、通常画素（ＲＮ，ＧＮ，ＢＮ）と、第１位相差画素（ＲＬ，ＧＬ，ＢＬ）と、第２位相差画素（ＲＲ，ＧＲ，ＢＲ）有している。Ｒ，Ｇ，Ｂは、各画素に設けられたカラーフィルタの色を表している。色依存特性算出部（６４）は、画面中央の通常画素（ＲＮ，ＧＮ，ＢＮ）からの出力信号を色ごとに平均化して、平均出力（ＰＲ，ＰＧ，ＰＢ）を算出する。色決定部（６５）は、３原色の中から平均出力（ＰＲ，ＰＧ，ＰＢ）に基づいて、被写体の主たる色を決定する。ＡＦ制御部（２７）は、第１位相差画素（ＲＬ，ＧＬ，ＢＬ）及び第２位相差画素（ＲＲ，ＧＲ，ＢＲ）のうち、決定された色の出力信号に基づき、撮影レンズ（１４）の焦点調節を行う。

Description

本発明は、位相差方式の自動焦点調節を行うデジタルカメラに関する。

デジタルカメラの殆どは、焦点調節を自動的に行うオートフォーカス装置（ＡＦ装置）を備えている。このＡＦ装置は、撮影レンズの結像状態を調べて、撮影レンズの全体またはその一部であるフォーカスレンズを移動して、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像装置の撮像面上に、主要被写体の像を鮮明に結像させる。

ＡＦ装置には、コントラスト方式と、位相差方式とがある。コントラスト方式は、フォーカスレンズを光軸方向に移動しながら、隣接する画素間の信号差の積分値が最大となるレンズ位置を合焦位置と判断するものである。位相差方式は、撮影レンズの異なった部分を透過した光の入射位置のズレの有無とその大きさから、合焦位置を求めるものである。コントラスト方式は、固体撮像装置の画素信号を使用して合焦検出をするものであるから、安価に実施することが可能である。位相差方式では、フォーカスレンズを移動することなく、合焦状態を知ることができるため、迅速なＡＦ制御が可能である。しかし、位相差センサが必要であるため、高級な機種に採用される傾向にある。

位相差方式のＡＦ装置を備えたデジタルカメラは、例えば特許文献１及び２に記載されている。また、通常の画素の他に、２種類の位相差画素（第１位相差画素と第２位相差画素）を設け、特別な位相差センサを不要にした固体撮像装置も知られている（特許文献３〜５）。通常画素は、フォトダイオードの受光面の中心上に位置する通常開口部を有しており、この通常開口部を通して入射した光を光電変換する。第１位相差画素は、フォトダイオードの受光面の中心位置に対し第１の方向に偏心した第１偏心開口部を有している。第２位相差画素は、第１の方向とは反対側の第２の方向に偏心した第２偏心開口部を有している。

これらの通常開口部、第１偏心開口部、及び第２偏心開口部は、フォトダイオードが形成された半導体基板上を覆う遮光膜に形成されている。第１及び第２偏心開口部のサイズは、通常開口部のサイズよりも小さい。

位相差画素は、画素の中心線に対して斜め方向から入射する光に対して感度が高い。例えば、第１位相差画素は右斜め上からの入射光に対して感度が高く、第２位相差画素は左斜め上からの入射光に対して感度が高い。

第１位相差画素により得られる画像と第２位相差画素により得られる画像とは、撮影レンズの合焦状態に応じて左右方向にシフトする。この２つの画像の間のずれ量は、撮影レンズの焦点のずれ量に対応している。２つの画像は、撮影レンズが合焦しているときには一致してずれ量がゼロとなり、焦点がずれるほどそのずれ量は大きくなる。従って、第１及び第２位相差画素により得られる各画像のずれ方向と、各画像間のずれ量を検知することで、撮影レンズの焦点調節量を求めることができる。

特許文献３〜５に記載の固体撮像装置では、通常画素に加えて、第１及び第２位相差画素にもカラーフィルタが設けられている。この固体撮像装置を備えたデジタルカメラは、通常画像の撮像時には、通常画素、第１位相差画素、及び第２位相差画素のすべての画素を用いて通常画像の撮像を行うことができる。

特開２０１０−２５２２７７号公報 特開２００７−１５８５９７号公報 特開２００８−３１２０７３号公報 特開２００９−１５７１９８号公報 特開２００９−０１７１５２号公報

しかしながら、特許文献３〜５に記載の固体撮像装置では、第１及び第２位相差画素がカラーフィルタを有しているため、被写体の色によっては第１及び第２位相差画素からの出力レベルが著しく低下して、焦点調節量が正確に求まらないという問題がある。例えば、第１及び第２位相差画素が、赤色、緑色、及び青色の３色のカラーフィルタを有している場合に、赤色の被写体を撮像すると、緑色及び青色カラーフィルタを有する第１及び第２位相差画素の出力レベルが小さい。

本発明は、色相が片寄った被写体であっても、正確に焦点調節を行うことができるデジタルカメラを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のデジタルカメラは、撮影レンズと、固体撮像装置と、色依存特性算出部と、色決定部と、オートフォーカス検出部と、フォーカス機構とを備える。撮影レンズは、被写体の像を結像する。固体撮像装置は、光の入射方向に依存しない感度を有する複数の通常画素と、第１の入射方向に対して高い感度を有する複数の第１位相差画素と、第１の入射方向とは逆の第２の入射方向に対して高い感度を有する複数の第２位相差画素との３種類の画素が撮像面に配置され、各画素は少なくとも３原色のうちの１色のカラーフィルタを有する。色依存特性算出部は、被写体像のカラー撮像後に、通常画素と、第１及び第２位相差画素との一方または両方の出力信号を色毎に演算し、出力信号の色依存特性を算出する。色決定部は、色依存特性に基づいて特定な色を決定する。オートフォーカス検出部は、複数の第１及び第２位相差画素のうち、特定な色のカラーフィルタを有するものの出力に基づいて、撮影レンズの焦点調節量を求める。フォーカス機構は、焦点調節量に応じて、撮影レンズを合焦位置にセットする。

色依存特性算出部は、３原色を構成する赤色、緑色、青色の各色毎に、各画素の出力信号を平均化して、赤色平均出力Ｐ_Ｒと、緑色平均出力Ｐ_Ｇと、青色平均出力Ｐ_Ｂとを求め、そのうちの２色の出力比Ｐ_Ｒ／Ｐ_Ｂと、Ｐ_Ｒ／Ｐ_Ｇと、Ｐ_Ｂ／Ｐ_Ｇとの大きさから、特定色を決定することが好ましい。また、色依存特性算出部は、撮像面の中央領域内に存在する各画素の出力信号を用いて色依存特性を算出することが好ましい。

通常画素からの出力信号に基づき２次元の通常画像を生成する通常画像生成部を備えることが好ましい。また、通常画素からの出力信号と、第１及び第２位相差画素からの出力信号とに基づいて、通常画像よりもダイナミックレンジの広い広ダイナミックレンジ画像を生成する広ダイナミックレンジ画像生成部を備えることが好ましい。さらに、第１及び第２位相差画素からの出力信号に基づいて視差画像を生成する視差画像生成部を備えることが好ましい。

撮像面上の複数の画素は、２×２の画素ブロックに区画され、この各画像ブロックは、２つの通常画素と、第１及び第２位相差画素を有することが好ましい。３原色は、第１色、第２色、第３色であり、各画素ブロックは、同色のカラーフィルタを有することが好ましい。

画素ブロックは、第１の第１色画素ブロックと、第２の第１色画素ブロックと、第１の第２色画素ブロックと、第２の第２色画素ブロックと、第１の第３色画素ブロックと、第２の第３色画素ブロックとの６種であることが好ましい。第１の第Ｎ色画素ブロックは、第１の対角方向に配列された２つの通常画素と、第２の対角方向に配列された第１及び第２位相差画素とからなり、第Ｎ色のカラーフィルタを有する。第２の第Ｎ色画素ブロックは、第１の第Ｎ色画素ブロックとは、第１及び第２位相差画素の位置が逆に配置されている。

第１画素ブロック行と第２画素ブロック行とを有し、第１画素ブロック行と第２画素ブロック行とは、列方向に交互に配列されていることが好ましい。第１画素ブロック行には、第１の第１色画素ブロック、第１の第２色画素ブロック、第２の第１色画素ブロック、第２の第２色画素ブロックが、この順に行方向に繰り返し配列されている。第２画素ブロック行には、第１の第２色画素ブロック、第１の第３色画素ブロック、第２の第２色画素ブロック、第２の第３色画素ブロックが、この順に行方向に繰り返し配列されている。この場合には、第１色は緑色、第２色は青色、第３色は赤色であることが好ましい。

通常画素は、奇数行に所定のピッチで配置されており、第１及び第２位相差画素は、偶数行に上記ピッチで配置されており、第１及び第２位相差画素は、通常画素に対して、行方向に上記ピッチの半分だけずれた位置に配置されていてもよい。

この場合、３原色は、第１色、第２色、第３色であり、列方向に繰り返し配列された第１〜第４画素行を有することが好ましい。第１画素行には、第１色のカラーフィルタを有する通常画素と、第２色のカラーフィルタを有する通常画素とが上記ピッチで交互に配列されている。第２画素行には、第１色のカラーフィルタを有する第１位相差画素と、第２色のカラーフィルタを有する第１位相差画素と、第１色のカラーフィルタを有する第２位相差画素と、第２色のカラーフィルタを有する第２位相差画素とが、この順に上記ピッチで繰り返し配列されている。第３画素行には、第２色のカラーフィルタを有する通常画素と、第３色のカラーフィルタを有する通常画素とが上記ピッチで交互に配列されている。第４画素行には、第２色のカラーフィルタを有する第１位相差画素と、第３色のカラーフィルタを有する第１位相差画素と、第２色のカラーフィルタを有する第２位相差画素と、第３色のカラーフィルタを有する第２位相差画素とが、この順に上記ピッチで繰り返し配列されている。この場合、第１色は青色、第２色は緑色、第３色は赤色であることが好ましい。

通常画素、第１位相差画素、第２位相差画素のそれぞれは、フォトダイオードと、遮光膜と、カラーフィルタ上に配置されたマイクロレンズとを有することが好ましい。この遮光膜は、通常画素のフォトダイオードの中心上に形成された通常開口と、第１位相差画素のフォトダイオードの中心上から一方向にずれた位置に形成された第１偏心開口と、第２位相差画素のフォトダイオードの中心上から一方向とは反対の方向にずれた位置に形成された第２偏心開口とを有する。

各通常画素は、フォトダイオードと、このフォトダイオード上の遮光膜に形成された開口と、この開口の中心線上に配置されたマイクロレンズとを有し、各第１位相差画素は、フォトダイオードと、このフォトダイオード上の遮光膜に形成された開口と、この開口の中心線から一方向にずれて配置された径が小さいマイクロレンズとを有し、各第２位相差画素は、フォトダイオードと、このフォトダイオード上の遮光膜に形成された開口と、この開口の中心線から一方向とは反対側にずれて配置された径が小さいマイクロレンズとを有するものであってもよい。

本発明によれば、各色毎に、通常画素と、第１及び第２位相差画素とのいずれか一方または両方からの出力信号を演算して、出力信号の色依存特性を算出する。この算出された色依存特性に基づいて複数色の中から１つの色を決定し、決定された色と同じカラーフィルタを有する第１及び第２位相差画素からの出力信号に基づいて焦点調節量を求めるので、色相の片寄った被写体でも、正確に焦点調節を行うことができる。

デジタルカメラのブロック図である。 固体撮像装置の平面図である。 図２のIII−III線に沿った断面図である。 図２のIV−IV線に沿った断面図である。 遮光膜の平面図である。 画像処理回路を示すブロック図である。 撮影手順を示すフローチャートである。 ＡＦ処理を示すフローチャートである。 第１及び第２位相差画素の変形例を示す断面図である。 固体撮像装置の別の例を示す平面図である。

図１において、デジタルカメラ１０はＣＰＵ１１を有する。ＣＰＵ１１は、シャッタボタンや各種操作ボタンを含む操作部１２からの制御信号に基づき、メモリ（図示せず）から読み出した各種プログラムを逐次実行して、デジタルカメラ１０の各部を統括的に制御する。

デジタルカメラ１０は、通常撮像モードと、視差撮像モードと、広ダイナミックレンジ画像撮像モードを有している。通常撮像モードは、通常画像（２次元の静止画）を生成する。視差撮像モードは、立体視用の視差画像を生成する。広ＤＲ撮像モードは、通常画像よりもダイナミックレンジが広い広ダイナミックレンジ画像（以下、広ＤＲ画像という）を生成する。デジタルカメラ１０の撮像モードの切り替えは操作部１２で行われる。

レンズユニット１３には、撮影レンズ１４及びメカシャッタ１５が組み込まれている。撮影レンズ１４には、変倍レンズ１６とフォーカスレンズ１７が含まれている。変倍レンズ１６及びフォーカスレンズ１７は、それぞれ変倍機構１８及びフォーカス機構１９により駆動され、撮影光軸Ｏ１の方向に移動する。メカシャッタ１５、変倍機構１８、及びフォーカス機構１９は、レンズドライバ２１を介してＣＰＵ１１によって動作制御される。ズーミング時には、変倍レンズ１６とフォーカスレンズ１７とが光軸方向に移動する。焦点調節時には、フォーカスレンズ１７が光軸方向に移動する。なお、撮影レンズ１４の全体を移動して焦点調節をすることも可能である。

メカシャッタ１５は、固体撮像装置２０への被写体光の入射を阻止する閉じ位置と、被写体光の入射を許容する開き位置との間で移動するシャッタ羽根（図示せず）を有する。メカシャッタ１５は、シャッタ羽根を各位置に移動させることによって、撮影レンズ１４から固体撮像装置２０へと至る光路を開放または遮断する。また、レンズユニット１３には、固体撮像装置２０に入射する被写体光の光量を制御する絞り（図示せず）が含まれている。

固体撮像装置２０は、ＣＭＯＳ型イメージセンサであり、撮影レンズ１４からの被写体光を電気的な信号に変換して出力する。ＣＭＯＳドライバ２３は、ＣＰＵ１１の制御の下で固体撮像装置２０の駆動を制御する。

画像処理回路２２は、固体撮像装置２０からの撮像信号に対して階調変換、ホワイトバランス補正、γ補正処理などの各種処理を施して画像データを生成する。また、画像処理回路２２は、通常撮像モード時には、画像処理された画像データから通常画像を生成する。視差撮像モード時には、Ｌ視点画像とＲ視点画像で構成される視差画像を生成する。広ＤＲ撮像モード時には広ＤＲ画像を生成する。また、画像処理回路２２は、焦点調節のために、各撮像モード中に、Ｌ焦点検出用画像データとＲ焦点検出用画像データを生成する。

ＡＦ検出部２６は、Ｌ焦点検出用画像データとＲ焦点検出用画像データに基づき、撮影レンズ１４を合焦させるための焦点調節量（デフォーカス量）を求める。ＣＰＵ１１のＡＦ制御部２７は、ＡＦ検出部２６が求めた焦点調節量に基づき、レンズドライバ２１を介してフォーカスレンズ１７を移動させて焦点調節を行う。なお、焦点調節量の調節量の符号からフォーカスレンズ１７の移動方向が定まる。

圧縮伸長処理回路２９は、画像処理回路２２で処理された各画像の画像データに対して圧縮処理を施す。また、圧縮伸長処理回路２９は、メディアＩ／Ｆ３０を介してメモリカード３１から読み出された圧縮画像データに対して伸長処理を施す。メディアＩ／Ｆ３０は、メモリカード３１に対する各画像データの記録及び読み出しを行う。表示部３２は、液晶ディスプレイなどであり、スルー画（ライブビュー画像）や再生画像などを表示する。この表示部３２は、視差画像に対しては立体画像を表示する。

図２において、固体撮像装置２０の撮像面２０ａには、通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎと、第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌと、第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒが配置されている。これらの画素は、正方配列されている。ここで、Ｒ，Ｇ，Ｂは、各画素に設けられたカラーフィルタの３原色を表している。Ｒは赤色、Ｇは緑色、Ｂは青色を表す。各画素は、カラーフィルタの色に対応した波長の光を選択的に受光する。

通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎは、通常撮像モード時に、通常画像（静止画）データの生成に用いられる画素である。通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎの感度は、入射光の入射方向には依存しない。なお、この通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎのうち、画面の中央部にあるものは、ＡＦ時の色の決定にも用いられる。

第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌと第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒは、視差画像データの作成及び焦点検出用画像データの作成に用いられる画素である。第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌと第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒの感度は、入射光の入射方向に依存する。第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌと、第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒとは、互いに異なる特定の方向からの入射光に対して感度が高い。

２×２の正方配列された４つの画素により、第１Ｒ画素ブロック３４Ｒ１、第２Ｒ画素ブロック３４Ｒ２、第１Ｇ画素ブロック３４Ｇ１、第２Ｇ画素ブロック３４Ｇ２、第１Ｂ画素ブロック３４Ｂ１、第２Ｂ画素ブロック３４Ｂ２がそれぞれ構成されている。

第１Ｒ画素ブロック３４Ｒ１は、第１の対角方向（右上から左下に向かう方向）に配列された２つの通常画素Ｒ_Ｎと、第２の対角方向（左上から右下に向かう方向）に配列された第１位相差画素Ｒ_Ｌ及び第２位相差画素Ｒ_Ｒを有している。第２Ｒ画素ブロック３４Ｒ２は、第１位相差画素Ｒ_Ｌ及び第２位相差画素Ｒ_Ｒの位置が第１Ｒ画素ブロック３４Ｒ１と逆であること以外は、第１Ｒ画素ブロック３４Ｒ１と同一である。

第１Ｇ画素ブロック３４Ｇ１は、第１の対角方向に配列された２つの通常画素Ｇ_Ｎと、第２の対角方向に配列された第１位相差画素Ｇ_Ｌ及び第２位相差画素Ｇ_Ｒを有している。第２Ｇ画素ブロック３４Ｇ２は、第１位相差画素Ｇ_Ｌ及び第２位相差画素Ｇ_Ｒの位置が第１Ｇ画素ブロック３４Ｇ１と逆であること以外は、第１Ｇ画素ブロック３４Ｇ１と同一である。

第１Ｂ画素ブロック３４Ｂ１は、第１の対角方向に配列された２つの通常画素Ｂ_Ｎと、第２の対角方向に配列された第１位相差画素Ｂ_Ｌ及び第２位相差画素Ｂ_Ｒを有している。第２Ｂ画素ブロック３４Ｂ２は、第１位相差画素Ｂ_Ｌ及び第２位相差画素Ｂ_Ｒの位置が第１Ｂ画素ブロック３４Ｂ１と逆であること以外は、第１Ｂ画素ブロック３４Ｂ１と同一である。

第１Ｇ画素ブロック３４Ｇ１、第１Ｂ画素ブロック３４Ｂ１、第２Ｇ画素ブロック３４Ｇ２、第２Ｂ画素ブロック３４Ｂ２が、この順に行方向に繰り返し配列され、第１画素ブロック行３６が構成されている。また、第１Ｒ画素ブロック３４Ｒ１、第１Ｇ画素ブロック３４Ｇ１、第２Ｒ画素ブロック３４Ｒ２、第２Ｇ画素ブロック３４Ｇ２が、この順に行方向に繰り返し配列され、第２画素ブロック行３７が構成されている。第１画素ブロック行３６と第２画素ブロック行３７は、列方向に交互に配列されている。

固体撮像装置２０の各画素には、周知のように、画素回路（図示せず）が設けられている。この画素回路は、各画素のフォトダイオード４１（図３、４参照）に蓄積された信号電荷を信号電圧に変換して出力する。また、固体撮像装置２０には、画素回路を駆動するための複数の駆動線（図示せず）と、各画素から信号電圧を読み出すための複数の信号線（図示せず）が設けられている。なお、信号線に読み出された信号電圧は、出力回路やアンプ（いずれも図示せず）を経て出力信号として画像処理回路２２に出力される。

図３及び図４において、Ｐ型シリコンで形成された半導体基板（Ｐｓｕｂ）４０の表層には、Ｎ型層により形成されたフォトダイオード（ＰＤ）４１が設けられている。また、半導体基板４０内には、図示は省略するが、上記の画素回路が形成されている。

半導体基板４０上には、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ_２）で形成された透明な絶縁膜４３が設けられている。絶縁膜４３上には、例えばタングステンで形成された遮光膜４４が設けられている。

図５に示すように、遮光膜４４には、通常開口４５と、第１偏心開口４６ａと、第２偏心開口４６ｂとが形成されている。これらの開口は、円形である。第１及び第２偏心開口４６ａ，４６ｂは、通常開口４５よりも開口径が小さい。

通常開口４５は、通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎに設けられており、その中心は、ＰＤ４１の中心線上に位置している。これにより、通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎは、ＰＤ４１の表面上が全て開口されている。

第１偏心開口４６ａは、第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌに設けられており、その中心は、ＰＤ４１の中心線から右方向にずれている。これにより、第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌは、ＰＤ４１の表面上の右側領域が開口されている。

第２偏心開口４６ｂは、第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒに設けられており、その中心は、ＰＤ４１の中心線から左方向にずれている。これにより、第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒは、ＰＤ４１の表面上の左側領域が開口されている。

遮光膜４４上には、表面が平坦で透明な平坦化層４８が設けられている。この平坦化層４８上にはカラーフィルタアレイ５０が設けられている。カラーフィルタアレイ５０は、赤色カラーフィルタ５０Ｒと、緑色カラーフィルタ５０Ｇと、青色カラーフィルタ５０Ｂで構成されている。

赤色カラーフィルタ５０Ｒは、通常画素Ｒ_Ｎ、第１位相差画素Ｒ_Ｌ、第２位相差画素Ｒ_ＲのＰＤ４１の上方に配置されており、これらのＰＤ４１には赤色光が入射する。緑色カラーフィルタ５０Ｇは、通常画素Ｇ_Ｎ、第１位相差画素Ｇ_Ｌ、第２位相差画素Ｇ_ＲのＰＤ４１の上方に配置されており、これらのＰＤ４１には緑色光が入射する。青色カラーフィルタ５０Ｂは、通常画素Ｂ_Ｎ、第１位相差画素Ｂ_Ｌ、第２位相差画素Ｂ_ＲのＰＤ４１の上方に配置されており、これらのＰＤ４１には青色光が入射する。

カラーフィルタアレイ５０上には、各ＰＤ４１の中心線に光軸Ｏ２が一致するようにマイクロレンズ５２がそれぞれ設けられている。

通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎのマイクロレンズ５２に左斜め方向から入射した入射光５４ＬはＰＤ４１の右側領域に集光され、右斜め方向から入射した入射光５４ＲはＰＤ４１の左側領域に集光される。このため、通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎは、入射光５４Ｌと入射光５４Ｒの両方に対して感度が高く、入射光の方向依存性はない。なお、光軸Ｏ２に沿って入射する入射光は、ＰＤ４１の中央に入射する。

第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌのマイクロレンズ５２に左斜め方向から入射した入射光５４Ｌは第１偏心開口４６ａを通過してＰＤ４１の右側領域に集光されるが、右斜め方向から入射した入射光５４Ｒは遮光膜４４により遮光される。このため、第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌは、入射光５４Ｌに対して感度が高い。

第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒのマイクロレンズ５２に右斜め方向から入射した入射光５４Ｒは第２偏心開口４６ｂを通過してＰＤ４１の左側領域に集光されるが、左斜め方向から入射した入射光５４Ｌは遮光膜４４により遮光される。このため、第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒは、入射光５４Ｒに対して感度が高い。

図６において、画像処理回路２２は、通常画像生成部５８と、視差画像生成部５９と、広ＤＲ画像生成部６０と、焦点検出用画像生成部６１とを有している。

通常画像生成部５８は、通常撮像モード時に動作する。通常画像生成部５８は、通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎのからの出力信号に基づき、通常画像データを生成する。

視差画像生成部５９は、視差撮像モード時に動作する。視差画像生成部５９は、第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌからの出力信号に基づいてＬ視点画像データを生成し、第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒからの出力信号に基づいてＲ視点画像データを生成する。これにより、Ｌ，Ｒ視点画像データを有する視差画像データが得られる。

広ＤＲ画像生成部６０は、広ＤＲ撮像モード時に動作する。広ＤＲ画像生成部６０は、通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎ、第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌ、及び第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒのすべての出力信号に基づいて、広ＤＲ画像データを生成する。

前述のように、第１及び第２偏心開口４６ａ，４６ｂは、通常開口４５より開口径が小さいため、第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌ及び第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒへの入射光量は、通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎへの入射光量よりも少ない。このため、第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌ及び第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒは低感度画素であり、通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎは高感度画素である。低感度画素からの出力信号と高感度画素からの出力信号とを加算することにより、広ＤＲ画像データが得られる。この方法は、特開２０１１−０５９３３７号などで知られている。

通常撮像モード時または広ＤＲ撮像モード時には、撮像動作が所定のサイクルで繰り返し行われ、通常画像または広ＤＲ画像が表示部３２に出力され、スルー画表示が行われる。また、視差撮像モード時には、Ｌ視点画像及びＲ視点画像が所定のサイクルで作成され、表示部３２に送られて立体画像が表示される。なお、表示部３２が立体表示用でない場合には、Ｌ視点画像またはＲ視点画像の一方が表示部３２に表示される。これにより、表示部３２に２次元画像または３次元画像のスルー画が表示される。

焦点検出用画像生成部６１は、全ての撮像モード時に動作する。焦点検出用画像生成部６１は、第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌ及び第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒからの出力信号に基づき、位相差ＡＦに用いられるＬ焦点検出用画像データ及びＲ焦点検出用画像データを生成する。具体的には、焦点検出用画像生成部６１は、第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌ及び第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒから、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれか１色に対応する出力信号のみを用いてＬ焦点検出用画像データ及びＲ焦点検出用画像データを生成する。

焦点検出用画像生成部６１は、色依存特性算出部６４と色決定部６５を有する。色依存特性算出部６４は、撮像面２０ａの中央領域に含まれる通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎからの出力信号を、対応する色ごとに平均化して平均値（平均出力）を求める。具体的には、中央領域に含まれる通常画素Ｒ_Ｎの出力信号を平均化して赤色平均出力Ｐ_Ｒを求める。同様に、中央領域に含まれる通常画素Ｇ_Ｎの出力信号から緑色平均出力Ｐ_Ｇを求め、中央領域に含まれる通常画素Ｂ_Ｎの出力信号から青色平均出力Ｐ_Ｂを求める。

色決定部６５は、色依存特性算出部６４により得られた各平均出力Ｐ_Ｒ，Ｐ_Ｇ，Ｐ_Ｂに基づき、赤色、緑色、青色から１つの色を決定する。具体的には、色決定部６５は、赤色平均出力Ｐ_Ｒと青色平均出力Ｐ_Ｂとの出力比（Ｐ_Ｒ／Ｐ_Ｂ）、赤色平均出力Ｐ_Ｒと緑平均出力Ｐ_Ｇとの出力比（Ｐ_Ｒ／Ｐ_Ｇ）、青色平均出力Ｐ_Ｂと緑色平均出力Ｐ_Ｇとの出力比（Ｐ_Ｂ／Ｐ_Ｇ）をそれぞれ求め、所定値α，β，γと比較判定することにより１つの色を決定する。Ｐ_Ｒ／Ｐ_Ｂ＞αでかつＰ_Ｒ／Ｐ_Ｇ＞βである場合には赤色に決定する。Ｐ_Ｒ／Ｐ_Ｂ＞αでかつＰ_Ｒ／Ｐ_Ｇ＜βである場合、またはＰ_Ｒ／Ｐ_Ｂ＜αでかつＰ_Ｂ／Ｐ_Ｇ＜γである場合には緑色に決定する。そして、Ｐ_Ｒ／Ｐ_Ｂ＜αでかつＰ_Ｂ／Ｐ_Ｇ＞γである場合には青色に決定する。

焦点検出用画像生成部６１は、第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌ及び第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒのうち、色決定部６５が決定した色に対応する画素からの出力信号に基づき、Ｌ焦点検出用画像データ及びＲ焦点検出用画像データを生成する。例えば、赤色に決定されたときには、第１位相差画素Ｒ_Ｌと第２位相差画素Ｒ_Ｒを用いてＬ焦点検出用画像データ及びＲ焦点検出用画像データを作成する。これらの画像データは、ＡＦ検出部２６に出力される。

所定値α，β，γは「１」よりも大きいことが好ましい。この場合には、被写体の主たる色が色決定部６５により決定され、この色に対応した第１及び第２位相差画素からの出力信号に基づいてＬ焦点検出用画像データ及びＲ焦点検出用画像データが生成される。例えば、画面の中央に存在する主要被検体の主たる色が緑色の場合には、緑色が色決定部６５により決定される。これにより、主要被写体の色が片寄ったものであっても、正確に焦点調節量が求められる。

次に、図７及び図８のフローチャートを参照しながらデジタルカメラ１０の作用を説明する。操作部１２により通常撮像モード、視差撮像モード、広ＤＲ撮像モードのうちいずれか１つが選択されると、ＣＰＵ１１は、レンズドライバ２１を介してメカシャッタ１６の動作を制御するとともに、ＣＭＯＳドライバ２３を介して固体撮像装置２０を駆動する。

メカシャッタ１５が開放されると、固体撮像装置２０に被写体からの光が入射する。通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎ、第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌ、及び第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒの各ＰＤ４１は、入射光を光電変換して信号電荷を発生し、これを蓄積する。これらの信号電荷は、ＣＭＯＳドライバ２３の制御の下、画素回路により信号電圧として時系列に読み出される。読み出された各信号電圧は、出力回路（図示せず）を経て、固体撮像装置２０から撮像信号として出力される。この撮像信号は、アンプ、Ａ／Ｄ変換器（いずれも図示せず）を経て、画像信号として画像処理回路２２に送られる。

この画像処理回路２２は、各色の画像信号に対して画像処理（階調変換、ホワイトバランス補正、γ補正、色補正等）を施す。初期状態では通常撮像モードであるため、画像処理された３色の画像データは、通常画像生成部５８に送られる。この通常画像生成部５８は、撮影前はスルー画を生成し、表示部３２に表示する。

スルー画の表示中に、画像処理回路２２の色依存特性算出部６４は、撮像面２０ａの中央領域に含まれる通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎからの出力信号を、対応する色ごとに平均化して平均出力Ｐ_Ｇ，Ｐ_Ｂ，Ｐ_Ｒを算出する。得られた各平均出力Ｐ_Ｇ，Ｐ_Ｂ，Ｐ_Ｒは色決定部６５に送られる。

色決定部６５は、平均出力Ｐ_Ｇ，Ｐ_Ｂ，Ｐ_Ｒに基づき、Ｐ_Ｒ／Ｐ_Ｂ＞αでかつＰ_Ｒ／Ｐ_Ｇ＞βである場合には、被写体の主要な色が赤色であると決定する。Ｐ_Ｒ／Ｐ_Ｂ＞αでかつＰ_Ｒ／Ｐ_Ｇ＜βである場合、またはＰ_Ｒ／Ｐ_Ｂ＜αでかつＰ_Ｂ／Ｐ_Ｇ＜γである場合には、被写体の主要な色が緑色であると決定する。そして、Ｐ_Ｒ／Ｐ_Ｂ＜αでかつＰ_Ｂ／Ｐ_Ｇ＞γである場合には青色に決定する。

焦点検出用画像生成部６１は、色決定部６５が決定した色が赤色である場合には、全領域内の第１位相差画素Ｒ_Ｌを用いてＬ焦点検出用画像データを生成し、全領域内の第２位相差画素Ｒ_Ｒを用いてＲ焦点検出用画像データを生成する。同様に、色決定部６５が決定した色が緑色である場合には、第１位相差画素Ｇ_Ｌを用いてＬ焦点検出用画像データを生成し、第２位相差画素Ｇ_Ｒを用いてＲ焦点検出用画像データを生成する。色決定部６５が決定した色が青色である場合には、第１位相差画素Ｂ_Ｌを用いてＬ焦点検出用画像データを生成し、第２位相差画素Ｂ_Ｒを用いてＲ焦点検出用画像データを生成する。Ｌ焦点検出用画像とＲ焦点検出用画像は、合焦時には一致しているが、合焦していない場合には、その程度に応じて左右方向にずれている。

ＡＦ検出部２６は、Ｌ焦点検出用画像データとＲ焦点検出用画像データを解析して、Ｌ焦点検出用画像とＲ焦点検出用画像のずれ方向及びずれ量を求め、レンズユニット１３の焦点調節量（デフォーカス量）を算出する。

ＡＦ制御部２７は、ＡＦ検出部２６により算出された焦点調節量に基づき、レンズドライバ２１を介して、フォーカス機構１９によりフォーカスレンズ１７を光軸方向に移動することで焦点調節を行う。なお、フォーカスレンズ１７の移動方向は、焦点調節量の正負に応じて決まる。この位相差ＡＦは、特許第２９５９１４２号、特開２００９−１２８８９２号、特開２００７−１５８５９７号などに詳細に記載されているので、ここでは詳しい説明を省略する。このＡＦ制御は、スルー画の表示中に所定のサイクルで繰り返し行われる。

操作部１２のレリーズボタンが押下されて撮影が指示されると、固体撮像装置２０の各画素が強制的にリセットされてから、信号電荷の蓄積を開始する。そして、被写体の明るさに応じた露光時間が経過すると、メカシャッタ１５が閉じて露光が終了する。この後に、固体撮像装置２０から１フレーム分の出力信号が取り出され、通常画像生成部５８により通常画像データが生成される。この通常画像データは、圧縮伸張処理回路２９にて圧縮された後、メディアＩ／Ｆ３０を経由してメモリカード３１に記録される。なお、固体撮像装置２０からの信号取り出し後に、メカシャッタ１５が開口し、スルー画の撮像が再開される。

視差撮像モード時には、視差画像生成部５９によりＬ視点画像データ及びＲ視点画像データが生成される。このＬ視点画像データ及びＲ視点画像データは、視差画像データとして１つの画像ファイルに圧縮されて、メモリカード３１に記録される。また、広ＤＲ撮像モード時には、広ＤＲ画像生成部６０により広ＤＲ画像データが生成される。この広ＤＲ画像データは、圧縮された後、メモリカード３１に記録される。

なお、第１及び第２偏心開口４６ａ，４６ｂによって、第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌ、及び第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒの感度が入射光の方向性依存を得るように構成しているが、これに代えて、マイクロレンズの形状や配置を変更することにより、入射光の方向性依存を与えてもよい。

例えば、図９に示す固体撮像装置６７では、第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌは、第１偏心マイクロレンズ６８ａを有しており、第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒは、第２偏心マイクロレンズ６８ｂを有している。第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌ及び第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒは、いずれも通常開口４５を有している。これらの偏心マイクロレンズ６８ａ，６８ｂは、通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎのマイクロレンズ５２よりもサイズが小さい。

第１偏心マイクロレンズ６８ａは、その下方のＰＤ４１の中心から左方向にずれた位置に形成されている。第１偏心マイクロレンズ６８ａは、その下方のＰＤ４１に入射光５４Ｌを集光させる。また、第２偏心マイクロレンズ６８ａは、その下方のＰＤ４１の中心から右方向にずれた位置に形成されている。第２偏心マイクロレンズ６８ｂは、その下方のＰＤ４１に入射光５４Ｒを集光させる。これにより、第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌは入射光５４Ｌに対して感度が高く、第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒは入射光５４Ｒに対して感度が高い。

図２に示す固体撮像装置２０では、２×２の各画素ブロックの対角方向に第１及び第２位相画素を配置しているが、この配置に限られず、各画素ブロックの４つの画素のうち、２つの画素が第１及び第２位相画素であればよい。

次に、図１０を用いて固体撮像装置の別の例について説明する。この固体撮像装置７０では、画素配列が、いわゆるＥＸＲ配列パターンとなっている。固体撮像装置７０は、第１画素行７１、第２画素行７２、第３画素行７３、第４画素行７４を有し、この配列パターンで列方向に繰り返し配列されている。第１画素行７１では、通常画素Ｂ_Ｎと通常画素Ｇ_ＮがピッチＰで交互に配列されている。第２画素行７２では、第１位相差画素Ｂ_Ｌ、第１位相差画素Ｇ_Ｌ、第２位相差画素Ｂ_Ｒ、第２位相差画素Ｇ_Ｒが、この順にピッチＰで繰り返し配列されている。第３画素行７３では、通常画素Ｇ_Ｎと通常画素Ｒ_ＮがピッチＰで交互に配列されている。第４画素行７４では、第１位相差画素Ｇ_Ｒ、第１位相差画素Ｒ_Ｒ、第２位相差画素Ｇ_Ｌ、第２位相差画素Ｒ_Ｌが、この順にピッチＰで繰り返し配列されている。

第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌ、及び第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒは、偶数行に位置しており、奇数行に位置する通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎに対して、行方向に半ピッチ（Ｐ／２）だけずれた位置に配列されている。すなわち、正方配列である第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌ、及び第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒと、正方配列である通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎとが、行方向及び列方向に半ピッチだけずらして位置に重ねられている。なお、通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎ、第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌ、及び第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒの構成は、図３〜５と同じである。

この固体撮像装置７０においても、固体撮像装置２０と同様に、Ｌ及びＲ焦点検出用画像、通常画像、視差画像、及び広ＤＲ画像の生成が行われる。

固体撮像装置の画素配列としては、このＥＸＲ配列パターン以外に、ハニカム配列パターン等の各種配列パターンを用いることができる。

なお、表示部３２としては、液晶ディスプレイなどの２次元画像表示を行うもの、または、３次元画像表示を行うものが用いられる。この３次元画像表示には、レンチキュラ方式、視差バリア方式、パララックスバリア方式、アナグリフ方式、フレームシーケンシャル方式、ライトディレクション方式などが用いられている。

上記実施形態では、色依存特性算出部６４は、カラーフィルタの色別に、撮像面２０ａの中央領域に含まれる通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎからの出力信号を平均化して平均出力Ｐ_Ｒ，Ｐ_Ｇ，Ｐ_Ｂを求めているが、中央領域以外の領域や全領域に含まれる通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎからの出力信号を平均化して平均出力Ｐ_Ｒ，Ｐ_Ｇ，Ｐ_Ｂを求めてもよい。

また、色依存特性算出部６４は、通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎに加えて、第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌ及び第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒからの出力信号を平均化して平均出力Ｐ_Ｒ，Ｐ_Ｇ，Ｐ_Ｂを求めてもよい。また、色依存特性算出部６４は、第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌ及び第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒからの出力信号のみを平均化して平均出力Ｐ_Ｒ，Ｐ_Ｇ，Ｐ_Ｂを求めてもよい。さらに、色依存特性算出部６４は、出力信号の平均値に限られず、出力信号の積算値等を算出してもよい。

また、上記実施形態では、画像処理回路２２に色依存特性算出部６４と色決定部６５を設けているが、これらを固体撮像装置２０，６７，７０やＣＰＵ１１に組み込んでもよい。

撮像モードとしては、通常撮像モード、視差撮像モード、広ＤＲ撮像モードの他に、高速撮像モードを設けてもよい。この高速撮像モードは、例えば、固体撮像装置２０の奇数行または偶数行の画素の読み出しを行う、いわゆる間引き読み出しを行うモードである。なお、図２に示す画素配列では、奇数行と偶数行のいずれにも、通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎ、第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌ、及び第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒのすべてが含まれているため、高速撮像モードでは、通常画像、視差画像、広ＤＲ画像を高速読み出しすることができる。なお、高速撮像モードでは、解像度は低下するものの、短時間で各撮像が行われる。

また、上記実施形態では、被写体の主たる色に応じて位相差画素を選択しているが、普通は緑色が選択されるように、α、β、γの値を定めてもよい。そして、被写体の赤色が相当に強い場合または青色が相当に強い場合に、赤色または青色を選択し、選択した色の位相差画素からＡＦ制御を行う。また、ＡＦ制御に利用する位相差画素は、画面の中央、すなわち、固体撮像装置の撮像面の中央に存在するものだけを用いてもよい。

また、固体撮像装置２０，６７，７０は、赤色、緑色、青色の原色カラーフィルタ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを有しているが、これに代えて、黄色、マゼンタ色、シアン色の補色カラーフィルタを用いてもよい。さらに、４色以上のカラーフィルタを用いてもよい。さらに、固体撮像装置２０，６７，７０は、ＣＭＯＳ型に限られず、ＣＣＤ型であってもよい。

１０ デジタルカメラ
１７ フォーカスレンズ
２０，６７，７０ 固体撮像装置
３４Ｒ１ 第１Ｒ画素ブロック
３４Ｒ２ 第２Ｒ画素ブロック
３４Ｇ１ 第１Ｇ画素ブロック
３４Ｇ２ 第２Ｇ画素ブロック
３４Ｂ１ 第１Ｂ画素ブロック
３４Ｂ２ 第２Ｂ画素ブロック
４１ フォトダイオード
４４ 遮光膜
４５ 通常開口
４６ａ，４６ｂ 第１，第２偏心開口
５０，７１ カラーフィルタアレイ
５０Ｇ，５０Ｂ，５０Ｒ カラーフィルタ
Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎ 通常画素
Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌ 第１位相差画素
Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒ 第２位相差画素

上記目的を達成するため、本発明のデジタルカメラは、撮影レンズと、固体撮像装置と、色依存特性算出部と、色決定部と、オートフォーカス検出部と、フォーカス機構とを備える。撮影レンズは、被写体の像を結像する。固体撮像装置は、光の入射方向に依存しない感度を有する複数の通常画素と、第１の入射方向に対して高い感度を有する複数の第１位相差画素と、第１の入射方向とは逆の第２の入射方向に対して高い感度を有する複数の第２位相差画素との３種類の画素が撮像面に配置され、各画素は少なくとも３原色のうちの１色のカラーフィルタを有する。色依存特性算出部は、被写体像のカラー撮像後に、通常画素と、第１及び第２位相差画素との一方または両方の出力信号を色毎に演算し、出力信号の色依存特性を算出する。色決定部は、色依存特性に基づいて特定な色を決定する。オートフォーカス検出部は、複数の第１及び第２位相差画素のうち、特定な色のカラーフィルタを有するものの出力信号に基づいて、撮影レンズの焦点調節量を求める。フォーカス機構は、焦点調節量に応じて、撮影レンズを合焦位置にセットする。

色依存特性算出部は、３原色を構成する赤色、緑色、青色の各色毎に、各画素の出力信号を平均化して、赤色平均出力信号Ｐ_Ｒと、緑色平均出力信号Ｐ_Ｇと、青色平均出力信号Ｐ_Ｂとを求め、そのうちの２色の信号比Ｐ_Ｒ／Ｐ_Ｂと、Ｐ_Ｒ／Ｐ_Ｇと、Ｐ_Ｂ／Ｐ_Ｇとの大きさから、特定色を決定することが好ましい。また、色依存特性算出部は、撮像面の中央領域内に存在する各画素の出力信号を用いて色依存特性を算出することが好ましい。

焦点検出用画像生成部６１は、色依存特性算出部６４と色決定部６５を有する。色依存特性算出部６４は、撮像面２０ａの中央領域に含まれる通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎからの出力信号を、対応する色ごとに平均化して平均値（平均出力信号）を求める。具体的には、中央領域に含まれる通常画素Ｒ_Ｎの出力信号を平均化して赤色平均出力信号Ｐ_Ｒを求める。同様に、中央領域に含まれる通常画素Ｇ_Ｎの出力信号から緑色平均出力信号Ｐ_Ｇを求め、中央領域に含まれる通常画素Ｂ_Ｎの出力信号から青色平均出力信号Ｐ_Ｂを求める。

色決定部６５は、色依存特性算出部６４により得られた各平均出力信号Ｐ_Ｒ，Ｐ_Ｇ，Ｐ_Ｂに基づき、赤色、緑色、青色から１つの色を決定する。具体的には、色決定部６５は、赤色平均出力信号Ｐ_Ｒと青色平均出力信号Ｐ_Ｂとの信号比（Ｐ_Ｒ／Ｐ_Ｂ）、赤色平均出力信号Ｐ_Ｒと緑平均出力信号Ｐ_Ｇとの信号比（Ｐ_Ｒ／Ｐ_Ｇ）、青色平均出力信号Ｐ_Ｂと緑色平均出力信号Ｐ_Ｇとの信号比（Ｐ_Ｂ／Ｐ_Ｇ）をそれぞれ求め、所定値α，β，γと比較判定することにより１つの色を決定する。Ｐ_Ｒ／Ｐ_Ｂ＞αでかつＰ_Ｒ／Ｐ_Ｇ＞βである場合には赤色に決定する。Ｐ_Ｒ／Ｐ_Ｂ＞αでかつＰ_Ｒ／Ｐ_Ｇ＜βである場合、またはＰ_Ｒ／Ｐ_Ｂ＜αでかつＰ_Ｂ／Ｐ_Ｇ＜γである場合には緑色に決定する。そして、Ｐ_Ｒ／Ｐ_Ｂ＜αでかつＰ_Ｂ／Ｐ_Ｇ＞γである場合には青色に決定する。

スルー画の表示中に、画像処理回路２２の色依存特性算出部６４は、撮像面２０ａの中央領域に含まれる通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎからの出力信号を、対応する色ごとに平均化して平均出力信号Ｐ_Ｇ，Ｐ_Ｂ，Ｐ_Ｒを算出する。得られた各平均出力信号Ｐ_Ｇ，Ｐ_Ｂ，Ｐ_Ｒは色決定部６５に送られる。

色決定部６５は、平均出力信号Ｐ_Ｇ，Ｐ_Ｂ，Ｐ_Ｒに基づき、Ｐ_Ｒ／Ｐ_Ｂ＞αでかつＰ_Ｒ／Ｐ_Ｇ＞βである場合には、被写体の主要な色が赤色であると決定する。Ｐ_Ｒ／Ｐ_Ｂ＞αでかつＰ_Ｒ／Ｐ_Ｇ＜βである場合、またはＰ_Ｒ／Ｐ_Ｂ＜αでかつＰ_Ｂ／Ｐ_Ｇ＜γである場合には、被写体の主要な色が緑色であると決定する。そして、Ｐ_Ｒ／Ｐ_Ｂ＜αでかつＰ_Ｂ／Ｐ_Ｇ＞γである場合には青色に決定する。

上記実施形態では、色依存特性算出部６４は、カラーフィルタの色別に、撮像面２０ａの中央領域に含まれる通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎからの出力信号を平均化して平均出力信号Ｐ_Ｒ，Ｐ_Ｇ，Ｐ_Ｂを求めているが、中央領域以外の領域や全領域に含まれる通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎからの出力信号を平均化して平均出力信号Ｐ_Ｒ，Ｐ_Ｇ，Ｐ_Ｂを求めてもよい。

また、色依存特性算出部６４は、通常画素Ｒ_Ｎ，Ｇ_Ｎ，Ｂ_Ｎに加えて、第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌ及び第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒからの出力信号を平均化して平均出力信号Ｐ_Ｒ，Ｐ_Ｇ，Ｐ_Ｂを求めてもよい。また、色依存特性算出部６４は、第１位相差画素Ｒ_Ｌ，Ｇ_Ｌ，Ｂ_Ｌ及び第２位相差画素Ｒ_Ｒ，Ｇ_Ｒ，Ｂ_Ｒからの出力信号のみを平均化して平均出力信号Ｐ_Ｒ，Ｐ_Ｇ，Ｐ_Ｂを求めてもよい。さらに、色依存特性算出部６４は、出力信号の平均値に限られず、出力信号の積算値等を算出してもよい。

Claims (16)

1. 被写体の像を結像する撮影レンズと、
   光の入射方向に依存しない感度を有する複数の通常画素と、第１の入射方向に対して高い感度を有する複数の第１位相差画素と、前記第１の入射方向とは逆の第２の入射方向に対して高い感度を有する複数の第２位相差画素との３種類の画素が撮像面に配置され、各画素は少なくとも３原色のうちの１色のカラーフィルタを有する固体撮像装置と、
   前記被写体像のカラー撮像後に、前記通常画素と、前記第１及び第２位相差画素との一方または両方の出力信号を色毎に演算し、前記出力信号の色依存特性を算出する色依存特性算出部と、
   前記色依存特性に基づいて特定な色を決定する色決定部と、
   前記複数の第１及び第２位相差画素のうち、前記特定な色のカラーフィルタを有するものの出力に基づいて、前記撮影レンズの焦点調節量を求めるオートフォーカス検出部と、
   前記焦点調節量に応じて、前記撮影レンズを合焦位置にセットするフォーカス機構と、
   を備えることを特徴とするデジタルカメラ。
2. 前記色依存特性算出部は、前記３原色を構成する赤色、緑色、青色の各色毎に、前記各画素の出力信号を平均化して、赤色平均出力Ｐ_Ｒと、緑色平均出力Ｐ_Ｇと、青色平均出力Ｐ_Ｂとを求め、そのうちの２色の出力比Ｐ_Ｒ／Ｐ_Ｂと、Ｐ_Ｒ／Ｐ_Ｇと、Ｐ_Ｂ／Ｐ_Ｇとの大きさから、前記特定色を決定することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデジタルカメラ。
3. 前記色依存特性算出部は、前記撮像面の中央領域内に存在する前記各画素の前記出力信号を用いて前記色依存特性を算出することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデジタルカメラ。
4. 前記通常画素からの出力信号に基づき２次元の通常画像を生成する通常画像生成部を備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデジタルカメラ。
5. 前記通常画素からの出力信号と、前記第１及び第２位相差画素からの出力信号とに基づいて、前記通常画像よりもダイナミックレンジの広い広ダイナミックレンジ画像を生成する広ダイナミックレンジ画像生成部を備えることを特徴とする請求の範囲第４項に記載のデジタルカメラ。
6. 前記第１及び第２位相差画素からの出力信号に基づいて視差画像を生成する視差画像生成部を備えることを特徴とする請求の範囲第５項に記載のデジタルカメラ。
7. 前記撮像面上の前記複数の画素は、２×２の画素ブロックに区画され、
   この各画像ブロックは、２つの前記通常画素と、前記第１及び第２位相差画素を有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデジタルカメラ。
8. 前記３原色は、第１色、第２色、第３色であり、前記各画素ブロックは、同色のカラーフィルタを有することを特徴とする請求の範囲第７項に記載のデジタルカメラ。
9. 前記画素ブロックは、
   第１の対角方向に配列された２つの前記通常画素と、第２の対角方向に配列された前記第１及び第２位相差画素とからなり、前記第１色のカラーフィルタを有する第１の第１色画素ブロックと、
   前記第１の第１色画素ブロックとは、前記第１及び第２位相差画素の位置が逆に配置された第２の第１色画素ブロックと、
   第１の対角方向に配列された２つの前記通常画素と、第２の対角方向に配列された前記第１及び第２位相差画素とからなり、前記第２色のカラーフィルタを有する第１の第２色画素ブロックと、
   前記第１の第２色画素ブロックとは、前記第１及び第２位相差画素の位置が逆に配置された第２の第２色画素ブロックと、
   第１の対角方向に配列された２つの前記通常画素と、第２の対角方向に配列された前記第１及び第２位相差画素とからなり、前記第３色のカラーフィルタを有する第１の第３色画素ブロックと、
   前記第１の第３色画素ブロックとは、前記第１及び第２位相差画素の位置が逆に配置された第２の第３色画素ブロックと、
   の６種であることを特徴とする請求の範囲第８項に記載のデジタルカメラ。
10. 前記第１の第１色画素ブロック、前記第１の第２色画素ブロック、前記第２の第１色画素ブロック、前記第２の第２色画素ブロックが、この順に行方向に繰り返し配列された第１画素ブロック行と、
    前記第１の第２色画素ブロック、前記第１の第３色画素ブロック、前記第２の第２色画素ブロック、前記第２の第３色画素ブロックが、この順に行方向に繰り返し配列された第２画素ブロック行とを有し、
    前記第１画素ブロック行と前記第２画素ブロック行とは、列方向に交互に配列されている、
    ことを特徴とする請求の範囲第９項に記載のデジタルカメラ。
11. 前記第１色は緑色、前記第２色は青色、前記第３色は赤色であることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載のデジタルカメラ。
12. 前記通常画素は、奇数行に所定のピッチで配置されており、前記第１及び第２位相差画素は、偶数行に前記ピッチで配置されており、
    前記第１及び第２位相差画素は、前記通常画素に対して、行方向に前記ピッチの半分だけずれた位置に配置されている、
    ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のデジタルカメラ。
13. 前記３原色は、第１色、第２色、第３色であり、
    前記第１色のカラーフィルタを有する前記通常画素と、前記第２色のカラーフィルタを有する前記通常画素とが前記ピッチで交互に配列された第１画素行と、
    前記第１色のカラーフィルタを有する前記第１位相差画素と、前記第２色のカラーフィルタを有する前記第１位相差画素と、前記第１色のカラーフィルタを有する前記第２位相差画素と、前記第２色のカラーフィルタを有する前記第２位相差画素とが、この順に前記ピッチで繰り返し配列された第２画素行と、
    前記第２色のカラーフィルタを有する前記通常画素と、前記第３色のカラーフィルタを有する前記通常画素とが前記ピッチで交互に配列された第３画素行と、
    前記第２色のカラーフィルタを有する前記第１位相差画素と、前記第３色のカラーフィルタを有する前記第１位相差画素と、前記第２色のカラーフィルタを有する前記第２位相差画素と、前記第３色のカラーフィルタを有する前記第２位相差画素とが、この順に前記ピッチで繰り返し配列された第４画素行とを有し、
    前記第１〜第４画素行は、この順に列方向に繰り返し配列されている、
    ことを特徴とする請求の範囲第１２項に記載のデジタルカメラ。
14. 前記第１色は青色、前記第２色は緑色、前記第３色は赤色であることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載のデジタルカメラ。
15. 前記通常画素、前記第１位相差画素、前記第２位相差画素のそれぞれは、フォトダイオードと、遮光膜と、前記カラーフィルタ上に配置されたマイクロレンズとを有し、
    前記遮光膜は、前記通常画素の前記フォトダイオードの中心上に形成された通常開口と、前記第１位相差画素の前記フォトダイオードの中心上から一方向にずれた位置に形成された第１偏心開口と、前記第２位相差画素の前記フォトダイオードの中心上から前記一方向とは反対の方向にずれた位置に形成された第２偏心開口とを有することを特徴とする請求の範囲第１項から第１４項いずれか１項に記載のデジタルカメラ。
16. 前記各通常画素は、フォトダイオードと、このフォトダイオード上の遮光膜に形成された開口と、この開口の中心線上に配置されたマイクロレンズとを有し、
    前記各第１位相差画素は、フォトダイオードと、このフォトダイオード上の遮光膜に形成された開口と、この開口の中心線から一方向にずれて配置された径が小さいマイクロレンズとを有し、
    前記各第２位相差画素は、フォトダイオードと、このフォトダイオード上の遮光膜に形成された開口と、この開口の中心線から前記一方向とは反対側にずれて配置された径が小さいマイクロレンズとを有する、
    ことを特徴とする請求の範囲第１項から第１４項いずれか１項に記載のデジタルカメラ。

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