拍摄元件及焦点检测装置的制作方法

本发明涉及拍摄元件、摄影方法及拍摄装置。

背景技术：

公知一种拍摄装置，基于来自配置在拍摄元件的一部分上的多个焦点检测专用的像素的输出信号，进行光瞳分割型相位差方式的焦点检测(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2007-282109号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

在现有技术中，进行焦点检测时，被限于配置焦点检测专用的像素的位置。但是，若增加焦点检测专用的像素，则在配置焦点检测专用的像素的位置不能得到图像信号，画质降低。像这样，在现有技术中，基于拍摄元件的输出信号，除了图像信号的生成以外，还能够进行相位差方式的焦点检测，但存在由于在拍摄元件的一部分上设置有焦点检测专用的像素而产生的弊端。

用于解决课题的手段

根据本发明的第一方式，拍摄元件具有：呈二维状排列的多个微透镜；按每个所述微透镜设置的接受不同色分量的光的多个像素，设置在多个微透镜中的相邻的微透镜上的、接受相同色分量的光的像素被相邻地配置。

根据本发明的第二方式，在第一方式的拍摄元件中，优选来自像素的信号被用于焦点检测和图像数据生成这二者。

根据本发明的第三方式，拍摄元件具有：呈二维状排列的多个微透镜；按每个微透镜设置的接受不同色分量的光的多个像素，来自像素的信号被用于焦点检测和图像数据生成这二者。

根据本发明的第四方式，摄影方法具有：焦点检测步骤，使用来自拍摄元件中的不同的微透镜的接受相同色分量的光的像素的信号进行焦点检测，拍摄元件具有呈二维状排列的多个微透镜、和按每个微透镜设置的接受不同色分量的光的多个像素；摄影步骤，使用来自按每个微透镜设置的接受不同色分量的光的多个像素的信号，进行摄影图像的生成。

根据本发明的第五方式，在第四方式的摄影方法中，优选在拍摄元件中，设置在多个微透镜中的相邻的微透镜上的接受相同色分量的光的像素被相邻地配置。

根据本发明的第六方式，优选是，拍摄装置具有：拍摄元件，拍摄由通过了拍摄光学系统的被摄体光束产生的被摄体像；图像生成部，基于来自拍摄元件的输出信号而生成图像信号；以及焦点检测部，基于来自拍摄元件的输出信号，通过相位差检测方式检测拍摄光学系统的焦点调节状态，拍摄元件具有：像素组；以向像素组导入被摄体光束的方式配置的微透镜组，在像素组中，分别具有相互不同的第一、第二及第三光谱灵敏度的第一、第二及第三像素呈二维状排列，在微透镜组的各微透镜的背面上，以2行2列的方式配置有一个第一像素、一个第二像素和两个第三像素，这4个像素分别接受分别通过拍摄光学系统的射出瞳的4个瞳区域的4个光束，而且，第一、第二及第三像素是在分别具有大致相同的光谱灵敏度的像素彼此中以2行2列的方式相邻地配置，该以2行2列的方式相邻的4个像素分别配置在不同的4个微透镜的背面，并且被配置成相对于微透镜的位置分别不同，图像生成部基于来自第一、第二及第三像素的输出信号生成图像信号，焦点检测部基于来自第一、第二及第三像素中的至少任一方的输出信号检测焦点调节状态。

根据本发明的第七方式，在第六方式的拍摄装置中，优选第一像素具有红色的彩色滤光片，第二像素具有蓝色的彩色滤光片，第三像素具有绿色的彩色滤光片。

根据本发明的第八方式，在第七方式的拍摄装置中，在像素组中，配置在一个微透镜的背面上的2行2列的4个像素的组呈二维状排列地形成，组具有像素的配置分别不同的第一组～第四组，在第一组中，配置有沿规定的排列方向相邻的第一像素及第三像素，并且在与规定的排列方向垂直的方向上分别与该第一像素及该第三像素相邻地配置第三像素及第二像素，在第二组中，沿规定的排列方向相邻地配置第三像素及第一像素，并且在垂直方向上分别与该第三像素及该第一像素相邻地配置第二像素及第三像素，在第三组中，沿规定的排列方向相邻地配置第三像素及第二像素，并且在垂直方向上分别与该第三像素及该第二像素相邻地配置第一像素及第三像素，在第四组中，沿规定的排列方向相邻地配置第二像素及第三像素，并且在垂直方向上分别与该第二像素及该第三像素相邻地配置第三像素及第一像素，第一组及第二组沿规定的排列方向相邻，并且沿规定的排列方向交替地重复排列，第三组及第四组沿规定的排列方向相邻，并且沿规定的排列方向交替地重复排列，由第一组及第二组形成的第一列和由第三组及第四组形成的第二列沿垂直方向相邻，并且沿垂直方向交替地重复排列。

根据本发明的第九方式，在第七或八方式的拍摄装置中，优选是图像生成部对来自以2行2列的方式相互相邻的4个第一像素的输出信号进行加算，对来自以2行2列的方式相邻的4个第二像素的输出信号进行加算，对来自以2行2列的方式相互相邻的4个第三像素的输出信号进行加算，由此生成拜耳阵列的图像信号。

根据本发明的第十方式，在第六～八中的任意方式的拍摄装置中，优选是图像生成部基于来自配置在各微透镜的背面上的第一、第二及第三像素的输出信号，取得各微透镜位置处的3个色信号。

根据本发明的第十一方式，在第六～八中的任意方式的拍摄装置中，优选是图像生成部是在第一～第三各像素位置，进行生成其他两个分光分量的信号的色插值处理，由此取得3个色信号，基于3个色信号生成亮度信号及色差信号。

根据本发明的第十二方式，在第六～十一中的任意方式的拍摄装置中，优选是焦点检测部基于从像素组中的具有大致相同的光谱灵敏度且相对于微透镜的位置不同的一对像素输出的输出信号，检测拍摄光学系统的焦点调节状态。

根据本发明的第十三方式，在第八方式的拍摄装置中，优选是焦点检测部基于从第一组和第二组分别含有的第三像素、以及第三组和第四组分别含有的第三像素中的至少一方的第三像素输出的输出信号，在规定的排列方向上检测拍摄光学系统的焦点调节状态。

根据本发明的第十四方式，在第八方式的拍摄装置中，优选是焦点检测部基于从第一组和第三组分别含有的第三像素、以及第二组和第四组分别含有的第三像素中的至少一方的第三像素输出的输出信号，在垂直方向上检测拍摄光学系统的焦点调节状态。

根据本发明的第十五方式，在第八方式的拍摄装置中，优选是焦点检测部基于从第一组和第四组分别含有的第三像素、以及第二组和第三组分别含有的第三像素中的至少一方的第三像素输出的输出信号，在相对于规定的排列方向倾斜的方向上检测拍摄光学系统的焦点调节状态。

根据本发明的第十六方式，拍摄元件具有：像素组；以向像素组导入被摄体光束的方式配置的微透镜组，在像素组中，分别具有相互不同的第一、第二及第三光谱灵敏度的第一、第二及第三像素呈二维状排列，在微透镜组的各微透镜的背面上，以2行2列的方式配置一个第一像素、一个第二像素和两个第三像素，这4个像素分别接受分别通过拍摄光学系统的射出瞳的4个瞳区域的4个光束，而且，第一、第二及第三像素在分别具有大致相同的光谱灵敏度的像素彼此中以2行2列的方式相邻地配置，该以2行2列的方式相邻的4个像素分别被配置在不同的4个微透镜的背面，并且被配置成相对于微透镜的位置分别不同。

发明的效果

根据本发明，不需在拍摄元件上设置焦点检测专用的像素，能够基于来自拍摄元件的输出信号进行图像信号的生成及相位差方式的焦点检测。

附图说明

图1是例示了本发明的实施方式的数码相机的结构的图。

图2是例示了拍摄元件中的像素的配置的俯视图。

图3是例示了可换镜头的射出瞳的图。

图4是用于说明求出离焦量的像素列的图。

图5是用于说明穿过射出瞳的光束的图。

图6是用于说明求出离焦量的像素列的图。

图7是用于说明穿过射出瞳的光束的图。

图8是用于说明求出离焦量的像素列的图。

图9是用于说明穿过射出瞳的光束的图。

图10是用于说明第一图像信号生成处理的图。

图11是用于说明第二图像信号生成处理的图。

图12是用于说明第三图像信号生成处理的图。

图13是用于说明第三图像信号生成处理的图。

图14是用于说明第三图像信号生成处理的图。

图15是用于说明第三图像信号生成处理的图。

图16是用于说明第三图像信号生成处理的图。

图17是用于说明摄影处理的流程的流程图。

图18是用于说明变形例6的图像信号生成处理的图。

图19是例示了拍摄元件的电路结构的图。

图20是例示了拍摄元件中的电路的配置的俯视图。

图21(a)是例示了拍摄元件的入射面的图，图21(b)是例示了拍摄元件的布线面的图。

图22是例示了拍摄元件和信号处理芯片的连接的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明用于实施本发明的实施方式。图1是例示了本发明的一实施方式的数码相机的结构的图。数码相机1由可换镜头2和相机机身3构成。可换镜头2通过安装部4被安装在相机机身3上。

可换镜头2包括透镜控制部5、主镜头9、变焦镜头8、对焦透镜7及光圈6。透镜控制部5由微型计算机和存储器等构成，进行对焦透镜7和光圈6的驱动控制、光圈6的开口状态的检测、变焦镜头8及对焦透镜7的位置检测、后述的镜头信息向相机机身3这一侧的机身控制部14的发送、来自机身控制部14的相机信息的接收等。

相机机身3包括拍摄元件12、拍摄元件驱动控制部19、机身控制部14、液晶显示元件驱动电路15、液晶显示元件16、目镜17及操作部件18等，安装有能够拆装的存储卡20。拍摄元件12被配置在可换镜头2的预定成像面上并拍摄由可换镜头2成像的被摄体像。

机身控制部14由微型计算机和存储器等构成。机身控制部14进行数码相机整体的工作控制。机身控制部14和透镜控制部5通过安装部4的电触点部13进行通信。

拍摄元件驱动控制部19根据来自机身控制部14的指示生成拍摄元件12中所需的控制信号。液晶显示元件驱动电路15根据来自机身控制部14的指示驱动构成液晶取景器(evf：电子取景器)的液晶显示元件16。摄影者通过目镜17观察显示在液晶显示元件16上的像。存储卡20是存储图像数据等的存储介质。

通过可换镜头2成像在拍摄元件12上的被摄体像通过拍摄元件12被进行光电转换。拍摄元件12通过来自拍摄元件驱动控制部19的控制信号控制光电转换信号的累积及信号读出的定时(帧速率)。来自拍摄元件12的输出信号通过未图示的a/d转换部被转换成数字数据，并被发送到机身控制部14。

机身控制部14基于与来自拍摄元件12的规定的焦点检测区域对应的输出信号算出离焦量，将该离焦量发送到透镜控制部5。透镜控制部5基于从机身控制部14接收的离焦量算出对焦透镜驱动量，基于该镜头驱动量通过未图示的电机等驱动对焦透镜7，使其向对焦位置移动。

另外，机身控制部14在拍摄指示后基于从拍摄元件12输出的信号生成记录用的图像数据。机身控制部14将所生成的图像数据保存在存储卡20中，并且发送到液晶显示元件驱动电路15，使液晶显示元件16再生显示。

此外，在相机机身3上设置有包含快门按钮、焦点检测区域的设定部件等在内的操作部件18。机身控制部14检测来自这些操作部件18的操作信号，进行与检测结果相应的工作(摄影处理、焦点检测区域的设定等)的控制。

<拍摄元件的说明>

在本实施方式中，拍摄元件12具有特征，以下以拍摄元件12为中心进行说明。图2(a)及(b)是例示了拍摄元件12中的像素的配置的俯视图。这里，代表性地提取了10×10像素来图示。各像素被布局成大致正方形，并呈二维状排列。作为像素设置有接受红色分量的光的像素(r像素)、接受绿色分量的光的像素(g像素)、接受蓝色分量的光的像素(b像素)这三种。

r像素由仅使红色分量的光透射的彩色滤光片和配置在该彩色滤光片的背面上的光电转换部构成。g像素由仅使绿色分量的光透射的彩色滤光片和配置在该彩色滤光片的背面上的光电转换部构成。b像素由仅使蓝色分量的光透射的彩色滤光片和配置在该彩色滤光片的背面上的光电转换部构成。

另外，在拍摄元件12中，形成有多个用于有效率地将来自可换镜头2的光束向4个像素的组引导的微透镜40。在图2中，5×5＝25的圆与微透镜40对应。微透镜40例如由其中心和光轴大致一致的轴对称型的球面透镜或非球面透镜构成，将光入射侧呈二维状排列成凸形状。

在各微透镜40的背面上，以2行2列的方式配置一个r像素、两个g像素、一个b像素。在本说明中，如图2(a)所示，根据配置的不同将位于微透镜40的背面的4个像素的组分成4类(p1～p4)。

在微透镜40的背面上，在第一组p1中，左上配置r像素，右上配置g像素，左下配置g像素，右下配置b像素。在第二组p2中，左上配置g像素，右上配置r像素，左下配置b像素，右下配置g像素。在第三组p3中，左上配置g像素，右上配置b像素，左下配置r像素，右下配置g像素。在第四组p4中，左上配置b像素，右上配置g像素，左下配置g像素，右下配置r像素。

第一组p1及第二组p2在水平方向(x方向)相邻，并且沿水平方向交替地重复排列。将由第一组p1及第二组p2形成的列称为第一列l1。第三组p3及第四组p4在水平方向相邻，并且沿水平方向交替地重复排列。将由第三组p3及第四组p4形成的列称为第二列l2。

上述第一列l1及第二列l2在铅直方向(y方向)相邻，并且沿铅直方向交替地重复排列。由此，各第一组p1及第三组p3在铅直方向相邻，各第二组p2及第四组p4在铅直方向相邻。

通过这样的配置，微透镜40和r像素、g像素、b像素之间的位置关系如下所述。

首先，r像素在纵横相邻的4个微透镜40的背面上，分别被配置在左上、右上、左下、右下。g像素在纵横相邻的4个微透镜40的背面上，分别被配置在右上及左下、左上及右下、左上及右下、右上及左下。b像素在纵横相邻的4个微透镜40的背面上，分别被配置在右下、左下、右上、左上。像这样，r像素、g像素、b像素分别在微透镜40的背面上不向特定位置偏移地被均等配置。

图2(b)是提取了与图2(a)同样的位置的图。在纵横各偏移了1像素量地观察图2(a)所示的4个像素的分组(p1～p4)的情况下，如图2(b)所示，r像素、g像素、b像素分别以相邻的2行2列的4个像素成为同色像素的方式配置。

另外，同色的2行2列的4个像素分别被配置在不同的微透镜40的背面，相对于微透镜40的位置分别不同。换言之，在不同的4个微透镜40的背面上分别配置的r像素、g像素、b像素按各自的颜色以2行2列且相邻地配置。

由上述同色2行2列的4个r像素构成的组50r、由4个g像素构成的组50g、由4个b像素构成的组50b是在将4个像素作为1组观察的情况下形成拜耳阵列。

<焦点检测处理>

以下，使用图3～图9说明从上述结构的拍摄元件12取得焦点检测的信号的例子。图3是例示了光圈6被开放的状态的可换镜头2的射出瞳80的图。通过了射出瞳80的4个区域81～84的光束分别入射到位于图2的微透镜40的左上、右上、左下及右下的像素。在各微透镜40中，入射到位于左上、右上、左下及右下的像素的光束与上述第一区域81、第二区域82、第三区域83及第四区域84之间的对应关系考虑采用以可换镜头2的光轴ax为对称轴使上下左右颠倒即可。此外，图3是用于说明概念的图。实际上，不会发生通过了微透镜40的光入射到相邻的组所含有的像素而产生混色或分辨率降低等。

首先，如图4所示，对基于拍摄元件12中的g像素沿水平方向(x轴方向)并列的像素列90来求出离焦量的情况进行说明。像素列90由第二组p2所含有的位于微透镜40的左上的g像素(g-a)和第一组p1所含有的位于微透镜40的右上的g像素(g-b)构成。如图5所示，经过射出瞳80上的第一区域81的光束a和经过第二区域82的光束b入射到构成像素列90的像素。光束a入射到位于微透镜40的左上的g像素(g-a)。光束b入射到位于微透镜40的右上的g像素(g-b)。

由于对焦时是高锐度像成像于拍摄元件12的状态，所以如上所述地由在不同的光瞳位置被光瞳分割的光束产生的一对像在拍摄元件12上一致。也就是说，在像素列90中，由接受光束a的g像素(g-a)得到的信号波形(信号列a1、a2、a3、a4…)和由接受光束b的g像素(g-b)得到的信号波形(信号列b1、b2、b3、b4…)的形状重合。

另一方面，由于非对焦时是在拍摄元件12的近前侧成像高锐度像的状态或者在拍摄元件12的后侧成像高锐度像的状态，所以由上述被光瞳分割的光束产生的一对像在拍摄元件12上不一致。该情况下的由光束a产生的信号波形(信号列a1、a2、a3、a4…)及由光束b产生的信号波形(信号列b1、b2、b3、b4…)，与相对于对焦状态的偏移(离焦量)相应地使相互的位置关系(偏移方向及偏移量)不同。

机身控制部14基于由光束a产生的信号波形(信号列a1、a2、a3、a4…)及由光束b产生的信号波形(信号列b1、b2、b3、b4…)的位置关系而算出可换镜头2的焦点位置的调节状态(离焦量)，将算出结果作为相机信息发送到透镜控制部5。透镜控制部5基于相机信息使对焦透镜7沿光轴方向进退移动时，以在拍摄元件12上成像高锐度像的方式调节焦点。

然后，如图6所示，对于基于拍摄元件12中的g像素沿铅直方向(y轴方向)并列的像素列120来求出离焦量的情况进行说明。像素列120由第二组p2所含有的位于微透镜40的左上的g像素(g-a)和第四组p4所含有的位于微透镜40的左下的g像素(g-c)构成。如图7所示，经过射出瞳80上的第一区域81的光束a和经过第三区域83的光束c入射到构成像素列120的像素。光束a入射到位于微透镜40的左上的g像素(g-a)。光束c入射到位于微透镜40的左下的g像素(g-c)。

由于对焦时是在拍摄元件12上成像高锐度像的状态，所以如上所述地在像素列120中，从接受光束a的g像素(g-a)得到的信号波形(信号列a1、a2、a3、a4…)和从接受光束c的g像素(g-c)得到的信号波形(信号列c1、c2、c3、c4…)的形状重合。

另一方面，非对焦时的由光束a产生的信号波形(信号列a1、a2、a3、a4…)及由光束c产生的信号波形(信号列c1、c2、c3、c4…)与相对于对焦状态的偏移(离焦量)相应地，相互的位置关系(偏移方向及偏移量)不同。

机身控制部14基于由光束a产生的信号波形(信号列a1、a2、a3、a4…)及由光束c产生的信号波形(信号列c1、c2、c3、c4…)的位置关系而算出可换镜头2的焦点位置的调节状态(离焦量)，将算出结果作为相机信息发送到透镜控制部5。透镜控制部5基于相机信息使对焦透镜7沿光轴方向进退移动时，以在拍摄元件12上成像高锐度像的方式调节焦点。

而且，如图8所示，对于基于拍摄元件12中的g像素沿倾斜方向并列的像素列150而求出离焦量的情况进行说明。像素列150由第二组p2所含有的位于微透镜40的左上的g像素(g-a)及位于右下的g像素(g-d)、以及第三组p3所含有的位于微透镜40的左上的g像素(g-a)及位于右下的g像素(g-d)构成。如图9所示，经过射出瞳80上的第一区域81的光束a和经过第四区域84的光束d入射到构成像素列150的像素。光束a入射到位于微透镜40的左上的g像素(g-a)。光束d入射到位于微透镜40的右下的g像素(g-d)。

由于对焦时是在拍摄元件12上成像高锐度像的状态，所以如上所述地在像素列150中，从接受光束a的g像素(g-a)得到的信号波形(信号列a1、a2、a3、a4…)和从接受光束d的g像素(g-d)得到的信号波形(信号列d1、d2、d3、d4…)的形状重合。

另一方面，非对焦时的由光束a产生的信号波形(信号列a1、a2、a3、a4…)及由光束d产生的信号波形(信号列d1、d2、d3、d4…)与相对于对焦状态的偏移(离焦量)相应地，相互的位置关系(偏移方向及偏移量)不同。

机身控制部14基于由光束a产生的信号波形(信号列a1、a2、a3、a4…)及由光束d产生的信号波形(信号列d1、d2、d3、d4…)的位置关系而算出可换镜头2的焦点位置的调节状态(离焦量)，将算出结果作为相机信息发送到透镜控制部5。透镜控制部5基于相机信息使对焦透镜7沿光轴方向进退移动时，以在拍摄元件12上成像高锐度像的方式调节焦点。

<图像信号生成处理>

以下，使用图10～图16说明从上述拍摄元件12取得图像信号的例子。在本实施方式中，作为基于来自上述拍摄元件12的输出信号生成彩色的图像信号的图像信号生成处理，使用以下的3个方法中的任意一个进行。机身控制部14通过预先根据初始设定被指示的方法实施图像信号生成处理。

(第一图像信号生成处理)

图10是用于说明第一图像信号生成处理的图。进行第一图像信号生成处理的机身控制部14如图10(a)所示地将经由相同的微透镜40接受光束的4个像素作为1个组200处理。在各组200中分别包含2个g像素和1个b像素及1个r像素。

机身控制部14是在各组200中，将来自r像素的输出信号作为该组200的r图像信号，将来自b像素的输出信号作为该组200的b图像信号，将来自2个g像素的输出信号的平均值作为该组200的g图像信号。由此，机身控制部14如图10(b)所示地是拍摄元件12所含有的像素数的1/4像素数

能够得到彩色图像信号(rgb)。机身控制部14使用像这样得到的彩色图像信号生成记录用图像的文件。

像这样，在第一图像信号生成处理中，不进行对色信号插值的色插值处理，就能够取得彩色的图像信号。

(第二图像信号生成处理)

图11是用于说明第二图像信号生成处理的图。进行第二图像信号生成处理的机身控制部14如图11(a)所示地将相邻的同色的2行2列的4个像素作为1个组210。

机身控制部14对于来自各组210所含有的4个像素的输出信号进行加算，将该加算而成的信号作为该组210的图像信号。具体来说，机身控制部14是在r像素的组210的情况下，将对于来自4个r像素的输出信号进行加算而成的信号作为该组210的r图像信号。机身控制部14是在g像素的组210的情况下，将对于来自4个g像素的输出信号进行加算而成的信号作为该组210的g图像信号。机身控制部14是在b像素的组210的情况下，将对于来自4个b像素的输出信号进行加算而成的信号作为该组210的b图像信号。由此，机身控制部14如图11(b)所示地能够得到拍摄元件12所含有的像素数的1/4像素数的拜耳阵列的图像信号。

然而，根据向微透镜40入射的光束的入射角，存在配置在微透镜40的背面上的4个像素的受光量变得不均等的情况。例如，某入射角θ1时，位于微透镜40的左上的像素的受光量大，位于微透镜40的右下的像素的受光量小，其他的入射角θ2时，位于微透镜40的左上的像素的受光量小，位于微透镜40的右下的像素的受光量大。

在第二图像信号生成处理中，将对于来自配置在微透镜40的不同位置(左上、右上、左下、右下)的4个像素(即各组210所含有的4个像素)的输出信号进行加算而成的信号作为图像信号，从而无论光向微透镜40的入射角如何，都能够生成适当的图像信号。

机身控制部14还在拜耳阵列的图像信号中，使用来自相邻的组210的信号根据插值处理生成不足的色分量。例如，g像素的组210的情况下，不存在r图像信号及b图像信号，从而使用周边的组210的信号进行色插值处理。这样的拜耳阵列中的色插值处理是公知的，从而省略详细的说明。机身控制部14使用通过该色插值处理得到的彩色图像信号(rgb)生成记录用图像的文件。

(第三图像信号生成处理)

进行第三图像信号生成处理的机身控制部14首先进行对于各像素中不足的色分量进行插值的色插值处理。

图12是用于说明对g图像信号进行插值的处理的图。机身控制部14是在各r像素及b像素的位置，使用来自位于该像素的最近位置的4个g像素的输出信号通过插值处理生成g图像信号。例如，在图12(a)的粗框所示的r像素的位置对g图像信号进行插值的情况下，使用来自位于该r像素的最近位置的4个g像素(g1～g4)的输出信号。机身控制部14将(αg1+βg2+γg3+δg4)/4作为该r像素的g图像信号。此外，α～δ是与该r像素之间的距离相应的系数，与该r像素之间的距离越近，系数越大。该情况下，g像素g1及g2比g像素g3及g4更接近该r像素，从而α＝β>γ＝δ。

像这样，机身控制部14通过在r像素及b像素的位置进行对g图像信号插值的处理，由此，如图12(b)所示，能够在各像素30的位置得到g图像信号。

图13是用于说明对r图像信号及b图像信号进行插值的处理的图。机身控制部14如图13(a)所示地将相邻的同色的2行2列的4个像素作为1个组220处理，将对来自4个像素的输出信号进行加算得到的信号作为该组220的图像信号。各组220如图13(b)所示地形成拜耳阵列。机身控制部14使用公知的拜耳阵列中的色插值处理，进行各组220中的r图像信号及b图像信号的插值处理。该插值处理的结果，如图14(a)所示，在各组220中能够得到r图像信号，如图15(a)所示，在各组220中能够得到b图像信号。

机身控制部14通过将在各组220中进行了插值的r图像信号除以4得到的信号(r/4)作为构成各组220的4个像素中的r图像信号，由此转换分辨率。其结果，机身控制部14如图14(b)所示地在各像素30的位置能够得到r图像信号。同样地，机身控制部14通过将在各组220中进行了插值的b图像信号除以4得到的信号(b/4)作为构成各组220的4个像素中的b图像信号，由此转换分辨率。其结果，机身控制部14如图15(b)所示地能够在各像素30的位置得到b图像信号。

机身控制部14通过进行上述色插值处理，如图16(a)所示，在各像素30的位置得到rgb的图像信号。而且，机身控制部14使用各像素的位置处的rgb的图像信号，得到各像素30的位置处的亮度信号y。例如，机身控制部14将0.299r+0.587g+0.114b作为亮度信号y。

另外，机身控制部14是在各像素30的位置，将从r图像信号减去亮度信号y得到的信号(r-y)作为色差信号cr。机身控制部14是在各像素30的位置，将从b图像信号减去亮度信号y得到的信号(b-y)作为色差信号cb。

其结果，机身控制部14如图16(b)所示地能够在各像素30的位置得到亮度信号y及色差信号cr、cb。机身控制部14使用像这样得到的彩色图像信号(ycrcb)生成记录用图像的文件。

<摄影处理>

图17是用于说明机身控制部14所执行的摄影处理的流程的流程图。机身控制部14是在构成操作部件18的未图示的主开关被接通操作的情况下，以规定的帧速率使拍摄元件12开始光电转换，使基于图像信号的通过图像(throughimage)逐次再生显示在液晶显示元件16，并且起动执行图17所示的处理的程序。此外，通过图像是在摄影指示前取得的监视器用的图像。

在图17的步骤s11中，机身控制部14判定是否进行了摄影指示。机身控制部14在构成操作部件18的释放按钮被按下操作时，步骤s11进行肯定判定并进入步骤s12。机身控制部14在释放按钮未被按下操作的情况下，步骤s11进行否定判定并进入步骤s18。

在步骤s18中，机身控制部14判定是否到达时间。机身控制部14是在对规定时间(例如，5秒)进行了计时的情况下，步骤s18进行肯定判定并结束图17的处理。机身控制部14在计时时间不足规定时间的情况下，步骤s18进行否定判定并返回步骤s11。

在步骤s12中，机身控制部14进行ae处理及af处理。在ae处理中，基于上述通过图像用的图像信号的电平(level)进行曝光运算，以得到合理曝光的方式决定光圈值av和快门速度tv。af处理基于来自所设定的焦点检测区域所含有的像素列的输出信号列，进行上述焦点检测处理来进行焦点调节。机身控制部14是在进行以上的ae、af处理后，进入步骤s13。

在步骤s13中，机身控制部14进行摄影处理并进入步骤s14。具体来说，基于上述av控制光圈6，以基于上述tv的累积时间使拍摄元件12进行记录用的光电转换。在步骤s14中，机身控制部14使用来自拍摄元件12的输出信号进行上述图像信号生成处理，对于得到的图像信号进行规定的图像处理(调制转换处理、轮廓强调处理、白平衡调整处理等)。机身控制部14进行图像处理时，进入步骤s15。

在步骤s15中，机身控制部14使液晶显示元件16显示摄影图像，进入步骤s16。在步骤s16中，机身控制部14生成记录用的图像文件，进入步骤s17。在步骤s17中，机身控制部14将图像文件存储在存储卡20并结束图17的处理。

根据以上说明的实施方式，得到以下作用效果。

(1)数码相机1具有：拍摄元件12，拍摄由通过了可换镜头2的被摄体光束产生的被摄体像；机身控制部14，基于来自拍摄元件12的输出信号，生成图像信号；机身控制部14，基于来自拍摄元件12的输出信号，通过相位差检测方式检测可换镜头2的焦点调节状态。拍摄元件12具有像素组和将被摄体光束导入像素组地配置的微透镜组，像素组中的分别具有相互不同的第一、第二及第三光谱灵敏度的r像素、b像素及g像素被呈二维状排列，在微透镜组的各微透镜40的背面上以2行2列的方式配置一个r像素、一个b像素和两个g像素，这4个像素分别接受分别通过可换镜头2的射出瞳80的4个瞳区域81～84的4个光束a～d，而且，r像素、b像素及g像素是在分别具有大致相同的光谱灵敏度的像素(即同色的像素)彼此中以2行2列相邻地配置，该以2行2列相邻的4个像素分别被配置在不同的4个微透镜40的背面，并且相对于微透镜40的位置分别不同地配置，机身控制部14基于来自r像素、b像素及g像素的输出信号生成图像信号，机身控制部14基于来自g像素的输出信号检测焦点调节状态，从而不用在拍摄元件12上设置焦点检测专用的像素，能够基于拍摄元件12的输出信号进行图像信号的生成及相位差方式的焦点检测。

(2)在上述(1)的数码相机1中，r像素具有红色的彩色滤光片，b像素具有蓝色的彩色滤光片，g像素具有绿色的彩色滤光片，从而能够从拍摄元件12的输出信号取得红绿蓝的彩色图像信号。

(3)在上述(2)的数码相机1中，像素组被构成为：配置在一个微透镜40的背面上的2行2列的4个像素的组呈二维状排列，该组具有像素的配置分别不同的第一～第四组p1～p4，在第一组p1中，沿水平方向相邻地配置r像素及g像素，并且沿铅直方向分别与该r像素及该g像素相邻地配置g像素及b像素，在第二组p2中，沿水平方向相邻地配置g像素及r像素，并且沿铅直方向分别与该g像素及该r像素相邻地配置b像素及g像素，在第三组p3中，沿水平方向相邻地配置g像素及b像素，并且沿铅直方向分别与该g像素及该b像素相邻地配置r像素及g像素，在第四组p4中，沿水平方向相邻地配置b像素及g像素，并且沿铅直方向分别与该b像素及该g像素相邻地配置g像素及r像素，第一组p1及第二组p2沿水平方向相邻，并且沿水平方向交替地重复排列，第三组p3及第四组p4沿水平方向相邻，并且沿水平方向交替地重复排列，由第一组p1及第二组p2形成的第一列l1和由第三组p3及第四组p4形成的第二列l2沿铅直方向相邻，并且沿铅直方向交替地反复排列，从而能够基于拍摄元件12的输出信号进行相位差方式的焦点检测，并且能够进行上述第一～第三图像信号处理的任意一方。

(4)在上述(2)或(3)的数码相机1中，机身控制部14对来自以2行2列的方式相互相邻的4个r像素的输出信号进行加算，对来自以2行2列的方式相邻的4个b像素的输出信号进行加算，对来自以2行2列的方式相互相邻的4个g像素的输出信号进行加算，由此生成拜耳阵列的图像信号(即进行上述第二图像信号生成处理)，从而无论光向微透镜40的入射角如何，都能够生成适当的图像信号。而且，在色插值处理中，能够使用进行拜耳阵列中的色插值处理的已有的图像处理引擎。

(5)在上述(1)～(3)的数码相机1中，机身控制部14基于来自配置在各微透镜40的背面上的r像素、b像素及g像素的输出信号，取得各微透镜40位置处的3个色信号(即进行上述第一图像信号生成处理)，因此，不进行色插值处理，就能够取得彩色的图像信号。

(6)在上述(1)～(3)的数码相机1中，机身控制部14是在r像素、b像素、g像素的各像素位置，通过进行生成其他两个分光分量的信号的色插值处理来取得3个色信号，基于该3个色信号生成亮度信号及色差信号(即进行上述第三图像信号生成处理)，从而能够取得高分辨率的图像信号。

(7)在上述(1)～(6)的数码相机1中，机身控制部14被构成为：基于从像素组中的具有大致相同的光谱灵敏度且相对于微透镜40的位置不同的一对像素输出的输出信号，检测可换镜头2的焦点调节状态，从而能够基于来自拍摄元件12的输出信号，适当地通过相位差方式检测焦点调节状态。

(8)在上述(3)的数码相机1中，机身控制部14基于来自第一组p1和第二组p2分别含有的g像素的输出信号，在水平方向上检测可换镜头2的焦点调节状态，从而能够基于来自拍摄元件12的输出信号，在拍摄元件12的水平方向上适当地通过相位差方式检测焦点调节状态。

(9)在上述(3)的数码相机1中，机身控制部14基于来自第二组p2和第四组p4分别含有的g像素的输出信号，在铅直方向上检测可换镜头2的焦点调节状态，从而能够基于来自拍摄元件12的输出信号，在拍摄元件12的铅直方向上适当地通过相位差方式检测焦点调节状态。

(10)在上述(3)的数码相机1中，机身控制部14基于来自第二组p2和第三组p3分别含有的g像素的输出信号，在相对于水平方向倾斜的方向上检测可换镜头2的焦点调节状态，因此，能够基于来自拍摄元件12的输出信号，在拍摄元件12的倾斜方向上适当地通过相位差方式检测焦点调节状态。

(变形例1)

在上述实施方式中，使用来自g像素的输出信号进行了焦点检测处理，但也可以使用来自r像素或b像素的输出信号进行焦点检测处理。

变形例1的机身控制部14使用来自拍摄元件12的输出信号求出awb(自动白平衡)评估值。awb评估值是例如按r像素、g像素、b像素的各像素的输出信号的累加值。g像素中的该累加值低的情况下，在来自g像素的输出信号可能不能适当地算出离焦量。因此，变形例1的机身控制部14是在g像素中的该累加值为规定阈值以下的情况下，使用r像素及b像素中的该累加值更大的一方进行上述焦点检测处理。由此，即使在对g分量少的被摄体进行摄影的情况下，也能够适当地进行焦点检测处理。

(变形例2)

在上述实施方式中，使用第一～第三图像信号生成处理中的预先通过初始设定被指示的处理来生成记录用的图像信号，但不限于此。

例如，变形例2的机身控制部14是在显示通过图像的情况下，选择不进行色插值处理也能够生成图像信号的第一图像信号生成处理，使用所选择的第一图像信号生成处理生成图像信号。另一方面，关于记录用的图像，选择能够生成高分辨率的图像信号的第三图像信号生成处理，使用所选择的第三图像信号生成处理生成图像信号。像这样，变形例2的机身控制部14在生成图像信号时，选择第一、第二及第三图像信号生成处理的任意一方，由此，例如，在要实时地显示图像的情况下选择不进行色插值处理的第一图像信号生成处理，在想要高画质地记录图像的情况下选择第三图像信号处理等，能够选择适于所生成的图像的用途的图像信号生成处理。

另外，机身控制部14也可以针对动态图像而通过第一或第二图像信号生成处理生成图像信号，针对静止图像而通过第三图像信号生成处理生成图像信号。

另外，机身控制部14也可以例如使用第一及第二图像信号生成处理双方生成图像信号。该情况下的机身控制部14例如使背面的显示装置(未图示)显示通过第一图像信号生成处理生成的图像及通过第二图像信号生成处理生成的图像双方。机身控制部14将显示的2个图像中的用户通过操作部件18选择的图像存储在存储卡20。

(变形例3)

在上述实施方式中，基于从由第一组p1所含有的g像素(g-b)和第二组p2所含有的g像素(g-a)构成的像素列90输出的输出信号列，求出水平方向上的离焦量，但不限于此。也可以基于由第三组p3所含有的g像素(g-d)和由第四组p4所含有的g像素(g-c)构成的像素列而求出水平方向上的离焦量，也可以基于该像素列和像素列90双方求出水平方向上的离焦量。

另外，在上述实施方式中，基于从由第二组p2所含有的g像素(g-a)和第四组p4所含有的g像素(g-c)构成的像素列120输出的输出信号列，求出铅直方向上的离焦量，但不限于此。也可以基于由第一组p1所含有的g像素(g-b)和第三组p3所含有的g像素(g-d)构成的像素列而求出铅直方向上的离焦量，也可以基于该像素列和像素列120双方求出铅直方向上的离焦量。

另外，在上述实施方式中，基于从由第二组p2所含有的g像素(g-a)、(g-d)和第三组p3所含有的g像素(g-a)、(g-d)构成的像素列150输出的输出信号列，求出倾斜方向上的离焦量，但不限于此。基于由第一组p1所含有的g像素(g-b)、(g-c)和由第四组p4所含有的g像素(g-b)、(g-c)构成的像素列而求出倾斜方向上的离焦量，也可以基于该像素列和像素列150双方求出倾斜方向上的离焦量。

(变形例4)

在上述实施方式中，关于拍摄元件12使用原色系(rgb)的彩色滤光片的情况进行了说明，但也可以使用补色系(cmy)的彩色滤光片。

(变形例5)

在上述实施方式中，在相机机身3上安装可换镜头2的结构的数码相机1应用本发明，但不限于此。还能够将本发明适用于例如镜头一体型的数码相机。

(变形例6)

在上述实施方式的第三图像信号生成处理中，在各r像素及b像素的位置，使用了来自位于该像素的最近位置的4个g像素(g1～g4)的输出信号(图12)，但不限于此。例如图18(a)所示，也可以使用来自相对于插值对象像素位于水平方向或垂直方向、且附近的4个g像素(g5～g8)的输出信号。该情况下的机身控制部14将(ag5+bg6+cg7+dg8)/4作为插值对象像素的g图像信号。此外，a～d是与同插值对象像素之间的距离相应的系数，同插值对象像素之间的距离越近，系数越大。图18(a)的情况下，a＝b>c＝d。

另外，如图18(b)所示，也可以使用来自相对于插值对象像素沿水平方向或垂直方向夹着1像素地相邻的4个g像素(g9～g12)的输出信号。由于与插值对象像素之间的距离在4个g像素中相等，所以该情况下的机身控制部14将(g9+g10+g11+g12)/4作为插值对象像素的g图像信号。由此，能够省略通过系数进行的加权运算，相应地使运算变得容易。

另外，也可以组合图12所示的插值处理和图18(a)及(b)所示的插值处理，也可以根据运算量或插值精度选择。

(变形例7)

上述实施方式的拍摄元件12也可以由背面照射型(bsi:backsideillumination)构成。关于该情况下的拍摄元件12的结构，以下说明。

图19是例示了变形例7的拍摄元件12中的电路结构的图。在变形例7的拍摄元件12中，将相邻的同色2行2列的4个像素作为1组而构成电路，从而在图19中例示了这1组的电路结构。

分别与4个像素对应的4个光电二极管pd(pd1～pd4)分别被连接在与其对应的4个传输晶体管tx(tx1～tx4)的各源极。各传输晶体管tx1～tx4的各栅极分别连接于控制线cn1～cn4，该控制线cn1～cn4被供给用于使传输晶体管tx1～tx4导通/截止的传输脉冲信号。各传输晶体管tx1～tx4的漏极被共用连接且被连接在复位晶体管rt的源极。复位晶体管rt的栅极被连接在被供给用于使复位晶体管rt导通/截止的复位脉冲信号的控制线cn5。各传输晶体管tx1～tx4的漏极和复位晶体管rt的源极之间的所谓浮动扩散fd被连接在源极跟随器放大器晶体管sf的栅极。源极跟随器放大器晶体管sf的漏极被连接在选择晶体管s的源极。选择晶体管s的栅极被连接在被供给用于使选择晶体管s导通/截止的选择脉冲信号的控制线cn6。选择晶体管s的漏极被连接在输出线out。

4个光电二极管pd1～pd4对于透射了与其对应地设置的彩色滤光片的光进行光电转换并生成信号电荷。由4个光电二极管pd1～pd4生成的信号电荷经由与其对应的传输晶体管tx1～tx4被传输到浮动扩散fd。浮动扩散fd与源极跟随器放大器晶体管sf的栅极连接，从而只要选择晶体管s导通，与浮动扩散fd的电位对应的信号就通过源极跟随器放大器晶体管sf被放大并经由选择晶体管s输出到输出线out。复位晶体管rt释放浮动扩散fd的信号电荷而复位。

此外，在4个光电二极管pd1～pd4中，共用浮动扩散fd、源极跟随器放大器晶体管sf、选择晶体管s及复位晶体管rt，从而拍摄元件12能够输出每1个光电二极管pd的信号，还能够输出对来自4个光电二极管pd1～pd4的信号进行了加算得到的信号。

图20(a)及(b)是例示了拍摄元件12中的上述电路的配置的图。在图20(a)中，代表性地提取8×8像素并图示。另外，图20(b)是放大了与图20(a)中的一个微透镜40(2×2像素)对应的部分的图。如图20所示，浮动扩散fd、源极跟随器放大器晶体管sf、选择晶体管s及复位晶体管rt并不在1个微透镜40内相邻的2行2列的4个像素共用，而在相邻的同色的2行2列的4个像素中共用。因此，能够从拍摄元件12按每次1个像素地读出信号，还能够读出对相邻的同色2行2列的4个像素进行了加算而得到的信号。由此，在后述的第一图像信号生成处理中读出每个微透镜40的rgb信号时，从拍摄元件12按每次1个像素地读出信号即可。另外，在后述的第二图像信号生成处理中，将相邻的同色2行2列的4个像素作为1个像素处理的情况下，从拍摄元件12读出对相邻的同色2行2列的4个像素进行加算得到的信号即可。

另外，在背面照射型的拍摄元件12中，在基板表面侧设置布线层，在与该布线层相反一侧的基板背面侧设置光电二极管pd，光从基板背面侧入射。因此，在图20中，为便于说明，能够观察到微透镜40、rgb的彩色滤光片和电路结构(布线)双方地图示，但实际上，如图21(a)所示，从光的入射面(基板背面)这一侧观察拍摄元件12时，能够观察到微透镜40及rgb的彩色滤光片，而不能观察到电路(布线)，如图21(b)所示，从光的入射面的相反侧(基板表面侧)观察拍摄元件12时，能够观察到电路(布线)，但不能观察到微透镜40及rgb的彩色滤光片。在背面照射型的拍摄元件12中，与以往的表面照射型的拍摄元件相比，光电二极管pd的开口扩大，从而能够减少光的损失，能够以高灵敏度拍摄图像，并且能够提高后述的焦点检测处理的精度。

另外，变形例7的拍摄元件(图像传感器芯片)12能够采用经由接合部件(例如微凸块等)60而与信号处理(dsp)芯片70连接的层叠构造。图22是用于说明该拍摄元件12和信号处理芯片70的连接的概念图。拍摄元件12和信号处理芯片70上下被层叠地构成，并通过大量的接合部件60被连接。接合部件60例如按拍摄元件12的上述相邻的同色2行2列的4个像素的组而被设置。此外，在图22中，为便于说明，仅图示了与1个接合部件60对应的部分。

信号处理芯片70是接受来自拍摄元件12的输出并进行信号处理的芯片，并包括进行相关双采样(cds)、模拟/数字(a/d)转换的电路71等。此外，也可以在信号处理芯片70上设置存储器或运算电路。

从拍摄元件12的光电二极管pd1～pd4输出的信号通过接合部件60被输入信号处理芯片70的电路71，并通过电路71进行相关双采样(cds)、模拟/数字转换。

(变形例8)

上述实施方式的拍摄元件12也可以由表面照射型的拍摄元件构成。

(变形例9)

上述实施方式的拍摄元件(图像传感器芯片)12也可以由与信号处理芯片70同一个芯片形成。

以上的说明只不过是一例，不限于上述实施方式的结构。另外，当然可以在上述实施方式中适当地组合各变形例的结构。

以下的优先权基础申请的公开内容作为引用文援引入此。

日本专利申请2012年第081167号(2012年3月30日申请)