JP6291749B2 - 受光ユニットおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、受光ユニットおよび撮像装置に関する。

画像光の進行方向に沿って順に配置した第１の光電変換装置、第２の光電変換装置および第３の光電変換装置を具え、第２の光電変換装置の光電変換素子は第１の光電変換装置を透過した透過光を受光し、第３の光電変換装置の光電変換素子は第１および第２の光電変換装置を透過した透過光を受光するカラー撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２００９−２６７９１２号公報

各光電変換素子への単位時間あたりの入射光量の低下を抑制しつつ、波長域が異なる光を各光電変換素子に受光させることが容易でない。

本発明の第１の態様においては、受光ユニットは、互いに異なる波長域の光を透過させる複数種類のカラーフィルタが平面上にそれぞれ複数配置されたカラーフィルタ部と、それぞれ複数のカラーフィルタのうち対応する位置にある１つのカラーフィルタが透過した波長域の光を受光する複数の光電変換素子を有する撮像素子と、複数のカラーフィルタの配置面に沿う方向に、撮像素子に対してカラーフィルタ部をカラーフィルタの配置間隔単位で相対的に変位させる変位部と、変位部を制御してカラーフィルタ部が第１位置にある状態とカラーフィルタ部が第１位置から変位した第２位置にある状態とでそれぞれ撮像素子を露光し、撮像素子を露光する毎に複数の光電変換素子で得られた信号を読み出す制御部とを備え、カラーフィルタ部が第１位置にある状態とカラーフィルタ部が第２位置にある状態とで撮像素子が露光されることにより、複数の光電変換素子のうちの少なくとも１つの光電変換素子は、複数種類のカラーフィルタが透過する互いに異なる波長域の光でそれぞれ露光される。

本発明の第２の態様においては、撮像装置は、上述した受光ユニットを備える。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

撮像装置の一例であるカメラ１０の模式断面図である。 撮像チップ４４の構造を模式的に示す断面図である。 カラーフィルタ部２００を模式的に示す正面図である。 光電変換素子部１００を露光する場合のカラーフィルタ部２００の位置を模式的に示す断面図である。 カラーフィルタ部２００が基準位置とは異なる３つの変位位置にある場合を模式的に示す正面図である。 カラーフィルタ部２００が基準位置とは異なる３つの変位位置にある場合を模式的に示す断面図である。 カラーフィルタ部２００の時系列の位置制御および画像データの生成処理の一例を模式的に示す。 カラーフィルタ部２００の時系列の位置制御および画像データの生成処理の一例を模式的に示す。 多色露光が許可される回数を模式的に示す。 カラーフィルタ部２００の位置制御シーケンスの他の一例を時系列で示す。 撮像チップ４４の変形例としての撮像チップ１０４４の構造を模式的に示す断面図である。 カラーフィルタ部２００の変形例としてのカラーフィルタ部２２００を模式的に示す正面図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、撮像装置の一例であるカメラ１０を模式的に示す断面図である。カメラ１０は、一眼レフレックスカメラである。カメラ１０は、レンズユニット２０及びカメラボディ３０を備える。レンズユニット２０は、交換レンズである。カメラボディ３０には、レンズユニット２０が装着される。レンズユニット２０は、その鏡筒内に、光軸２２に沿って配列された光学系を有する。レンズユニット２０がカメラボディ３０に装着されている場合、レンズユニット２０は入射する被写体光をカメラボディ３０の撮像ユニット４０へ導く。

本実施形態において、光軸２２に沿う方向をｚ軸方向と定める。すなわち、撮像ユニット４０が有する撮像チップ４４へ被写体光が入射する方向をｚ軸方向と定める。具体的には、被写体光が入射する方向をｚ軸マイナス方向と定め、その反対方向をｚ軸プラス方向と定める。撮像チップ４４の長手方向をｘ軸方向と定める。撮像チップ４４の短手方向をｙ軸方向と定める。具体的には、ｘ軸方向及びｙ軸方向は、図１に図示した方向に定められる。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸は右手系の直交座標系である。各図において、座標系の各軸の方向を示すことを目的として、図中に座標軸を付す場合がある。なお、説明の都合上、ｚ軸プラス方向を上、ｚ軸マイナス方向を下とみなす場合がある。例えば、ｚ軸プラス方向を前方、前側、上方、上側等と呼ぶ場合がある。また、ｚ軸マイナス方向を後方、後側、下方、下側等と呼ぶ場合がある。ｚ軸マイナス方向の側を背面側等と呼ぶ場合がある。

カメラボディ３０は、レンズユニット２０が有するレンズ側マウント２４に結合されるボディ側マウント２６を有する。カメラボディ３０は、ボディ側マウント２６よりｚ軸マイナス方向の位置に、ミラーユニット３１を有する。ミラーユニット３１は、メインミラー３２及びサブミラー３３を含む。メインミラー３２は、レンズユニット２０が射出した被写体光の光路中に進入した進入位置と、被写体光の光路から退避した退避位置との間で回転可能に軸支される。サブミラー３３は、メインミラー３２に対して回転可能に軸支される。サブミラー３３は、メインミラー３２とともに進入位置に進入し、メインミラー３２とともに退避位置に退避する。このように、ミラーユニット３１は、被写体光の光路中に進入した進入状態と、被写体光から退避した退避状態とをとる。

ミラーユニット３１が進入状態にある場合、メインミラー３２に入射した被写体光の一部は、メインミラー３２に反射されてピント板８０に導かれる。ピント板８０は、撮像ユニット４０が有する撮像チップ４４の撮像面と共役な位置に配されており、ピント板８０において被写体光は結像して被写体像が形成する。ピント板８０に形成された被写体像は、ペンタプリズム８２及びファインダ光学系８４を通じてファインダ窓８６から観察される。

ピント板８０は、被写体光の一部を分岐させ、分岐させた一部の被写体光である分岐光を、ペンタプリズム８２を介して測光ユニット９０へ導く。測光ユニット９０は、ペンタプリズム８２から出射された分岐光に基づいて、被写体の輝度を検出する。測光ユニット９０は、プリズム９１、レンズ９２及び測光センサ９３を有する。測光センサ９３は、プリズム９１及びレンズ９２を介して入射した分岐光を受光する複数の光電変換素子を含む。測光センサ９３は、測光センサ９３が有する複数の光電変換素子がそれぞれ受光した分岐光の受光量を被写体の輝度情報としてＭＰＵ５１に出力する。ＭＰＵ５１は、測光センサ９３から取得した輝度情報に基づき、カメラ１０の各部を制御する。例えば、ＭＰＵ５１は、当該輝度情報に基づきＡＥ評価値を算出して、ＡＥ評価値に基づいて露出制御を行う。

ミラーユニット３１が進入状態にある場合、メインミラー３２に入射した被写体光のうちメインミラー３２で反射した被写体光以外の光束は、サブミラー３３に入射する。具体的には、メインミラー３２はハーフミラー領域を有し、メインミラー３２のハーフミラー領域を透過した被写体光がサブミラー３３に入射する。サブミラー３３は、ハーフミラー領域から入射した光束を、結像光学系７０に向かって反射する。結像光学系７０は、入射光束を、焦点位置を検出するための焦点検出センサ７２に導く。焦点検出センサ７２は、焦点位置の検出結果をＭＰＵ５１へ出力する。ＭＰＵ５１は、測光センサ９３から取得した輝度情報に基づき、カメラ１０の各部を制御する。例えば、ＭＰＵ５１は、当該焦点情報に基づきＡＦ評価値を算出して、ＡＦ評価値に基づいてレンズユニット２０の焦点調節を行う。

ピント板８０、ペンタプリズム８２、メインミラー３２、サブミラー３３、ファインダ光学系８４およびシャッタユニット３８は、支持部材としてのミラーボックス６０に支持される。ミラーボックス６０の内表面は、植毛紙で実質的に覆われている。ミラーユニット３１が退避状態にあり、シャッタユニット３８が有するシャッタ幕３９が開状態となれば、レンズユニット２０を透過する被写体光は、撮像ユニット４０よりｚ軸プラス側に位置する光学ユニット４１に入射して、光学ユニット４１を透過した光が撮像チップ４４の撮像面に到達する。

光学ユニット４１は、赤外の波長域の光を実質的にカットして、可視光の波長域の光を透過させる赤外カットフィルタを有する。赤外カットフィルタは、吸収または反射することにより、赤外の波長域の光を実質的にカットする。したがって、撮像チップ４４のｚ軸プラス側の主面には、被写体光のうち可視光の波長域の光が到達する。なお、カメラ１０は撮像チップ４４に被写体光が到達するまでの光路中に光学ローパスフィルタを有しなくてよい。撮像チップ４４は、光学ローパスフィルタを介することなく被写体光を受光してよい。

撮像チップ４４は、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサ等の固体撮像素子を有するる。撮像チップ４４は、単板式の撮像部を提供する。

撮像ユニット４０のｚ軸マイナス方向の位置には、基板６２及び表示部８８が順次配置される。表示部８８としては、例えば液晶パネル等を適用できる。表示部８８の表示面は、カメラボディ３０の背面に現れる。表示部８８は、撮像チップ４４からの出力信号から生成される画像を表示する。

基板６２には、ＭＰＵ５１、ＡＳＩＣ５２等の電子回路が実装される。ＭＰＵ５１は、カメラ１０の全体の制御を担う。撮像チップ４４からの出力信号は、フレキシブルプリント基板等を介してＡＳＩＣ５２へ出力される。ＡＳＩＣ５２は、撮像チップ４４から出力された出力信号を処理する。

ＡＳＩＣ５２は、撮像チップ４４からの出力信号に基づいて、表示用の画像データを生成する。表示部８８は、ＡＳＩＣ５２が生成した表示用の画像データに基づいて画像を表示する。ＡＳＩＣ５２は、撮像チップ４４からの出力信号に基づいて、記録用の画像データを生成する。ＡＳＩＣ５２は、撮像チップ４４の出力信号に対して例えば画像処理や圧縮処理を施すことで記録用の画像データを生成する。ＡＳＩＣ５２が生成した記録用の画像データは、カメラボディ３０に装着された記録媒体に記録される。記録媒体は、カメラボディ３０に着脱可能に構成されている。

図２は、撮像チップ４４の構造を模式的に示す断面図である。図２は、撮像チップ４４をｘｚ平面に平行な面で切断した断面図を示す。撮像チップ４４は、マイクロレンズ部３００と、カラーフィルタ部２００と、水平方向変位部２８１と、水平方向変位部２８２と、基板部１６０と、光電変換素子部１００とを有する。基板部１６０は、パッシベーション層１９０と、配線層１８０と、絶縁層１７０とを含む。

マイクロレンズ部３００、カラーフィルタ部２００、基板部１６０および光電変換素子部１００は、ｚ軸マイナス方向に沿って、マイクロレンズ部３００、カラーフィルタ部２００、基板部１６０、光電変換素子部１００の順で設けられる。

マイクロレンズ部３００は、実質的に平面上に配列されたｍ×ｎ個のマイクロレンズ３１０を有する。ｍおよびｎはそれぞれ１より大きい整数である。ｍ×ｎ個のマイクロレンズ３１０は、実質的に二次元のマトリクス状に配列されている。マイクロレンズ３１０はｎ行ｍ列のマトリクス状に配列されている。マイクロレンズ部３００は、実質的にｘ軸に沿う方向に配列されたｍ個のマイクロレンズ３１０を含むマイクロレンズ列３４０をｎ個含む。複数のマイクロレンズ列３４０はｙ軸に沿う方向にｎ行設けられる。図２では、ｘ軸に沿う方向に配列されたｍ個のマイクロレンズ３１０−１１〜マイクロレンズ３１０−１ｍを含むマイクロレンズ列３４０−１が示されている。なお、１つのマイクロレンズ３１０を識別して説明する場合、第ｉ行第ｊ列のマイクロレンズ３１０には符号の添え字として"−ｉｊ"を付して説明する。１つのマイクロレンズ列３４０を識別して説明する場合、第ｉ行目のマイクロレンズ列３４０には符号の添え字として"−ｉ"を付して説明する。図２は、第１行目に配列されたマイクロレンズ３１０を含む面で切断した断面図である。

カラーフィルタ部２００は、実質的に平面上に配列されたＭ×Ｎ個のカラーフィルタ２１０を有する。一例として、Ｍはｍより大きく、Ｎはｎより大きい。Ｍ＝ｍ＋１であり、Ｎ＝ｎ＋１であってよい。Ｍ×Ｎ個のカラーフィルタ２１０は、二次元的にマトリクス状に配列されている。カラーフィルタ２１０はＮ行Ｍ列のマトリクス状に配列されている。カラーフィルタ部２００は、ｘ軸に沿う方向に配列されたＭ個のカラーフィルタ２１０を含むカラーフィルタ列２４０をＮ個含む。複数のカラーフィルタ列２４０はｙ軸に沿う方向にＮ行設けられる。図２では、ｘ軸に沿う方向に配列されたＭ個のカラーフィルタ２１０−１〜カラーフィルタ２１０−Ｍを含むカラーフィルタ列２４０−１が示されている。なお、１つのカラーフィルタ２１０を識別して説明する場合、第ｉ行第ｊ列のカラーフィルタ２１０には符号の添え字として、"−ｉｊ"を付して説明する。１つのカラーフィルタ列２４０を識別して説明する場合、第ｉ行目のカラーフィルタ列２４０には符号の添え字として"−ｉ"を付して説明する。

パッシベーション層１９０は、基板部１６０のｚ軸プラス側に位置し、基板部１６０のｚ軸プラス側の主面を提供する。カラーフィルタ部２００は、マイクロレンズ部３００とパッシベーション層１９０との間に設けられる。カラーフィルタ部２００は、マイクロレンズ部３００とパッシベーション層１９０との間においてｘｙ平面に平行な面内で可動に設けられる。カラーフィルタ部２００は、マイクロレンズ部３００と光電変換素子部１００との間に設けられる。

光電変換素子部１００は撮像素子の光電変換部を提供する。光電変換素子部１００は、実質的に平面上に配列されたｍ×ｎ個の光電変換素子１１０を有する。ｍ×ｎ個の光電変換素子１１０は、実質的に二次元的にマトリクス状に配列されている。カラーフィルタ２１０はｎ行ｍ列のマトリクス状に配列されている。光電変換素子１１０の配置間隔は、カラーフィルタ２１０の配置間隔に略等しい。光電変換素子部１００は、ｘ軸に沿う方向に配列されたｍ個の光電変換素子１１０を含む光電変換素子列１４０をｎ個含む。複数の光電変換素子列１４０はｙ軸に沿う方向にｎ行設けられる。図２では、ｘ軸に沿う方向に配列されたｍ個の光電変換素子１１０−１〜光電変換素子１１０−ｍを含む光電変換素子列１４０−１が示されている。光電変換素子１１０は、例えばフォトダイオードである。なお、１つの光電変換素子１１０を識別して説明する場合、第ｉ行第ｊ列の光電変換素子１１０には符号の添え字として、"−ｉｊ"を付して説明する。１つの光電変換素子列１４０を識別して説明する場合、第ｉ行目の光電変換素子列１４０には符号の添え字として"−ｉ"を付して説明する。

マイクロレンズ３１０は、複数の光電変換素子１１０に対してそれぞれ設けられている。マイクロレンズ３１０と光電変換素子１１０とは、一対一で対応して設けられている。一対のマイクロレンズ３１０および対応する光電変換素子１１０が、一つの画素を形成する。マイクロレンズ３１０は、対応する光電変換素子１１０のｚ軸方向プラス側に位置している。マイクロレンズ部３００は、光電変換素子部１００に対して固定した位置に設けられる。

後述するように、カラーフィルタ部２００は、カラーフィルタ２１０の配置面に沿う方向に、光電変換素子１１０に対して相対的に変位される。マイクロレンズ部３００は光電変換素子１１０に対して固定されているので、カラーフィルタ部２００は、マイクロレンズ部３００および光電変換素子部１００に対して相対的に変位される。カラーフィルタ部２００は、カラーフィルタ２１０の配列間隔単位で変位される。したがって、マイクロレンズ３１０および対応する光電変換素子１１０には、カラーフィルタ部２００の変位位置に応じて定まる１つのカラーフィルタ２１０が対応する。

マイクロレンズ３１０には、光学ユニット４１が有する赤外カットフィルタを透過した被写体光が入射する。そのため、マイクロレンズ３１０には、実質的に可視光の波長域の被写体光が入射する。マイクロレンズ３１０は、正の屈折力を有する。マイクロレンズ３１０を通過した被写体光は、対応する位置に設けられた光電変換素子１１０に向けて集光される。マイクロレンズ３１０を通過した被写体光は、対応するカラーフィルタ部２００、パッシベーション層１９０、基板部１６０を通じて、対応する光電変換素子１１０に入射する。

光電変換素子１１０は、受光した被写体光の光量に応じて生成した電荷を蓄積する。光電変換素子１１０の露光および光電変換素子１１０からの蓄積電荷の読み出しは、主としてＭＰＵ５１および撮像チップ４４が有する駆動回路および読み出し回路によって制御される。

例えば、ＭＰＵ５１は、光電変換素子１１０の蓄積電荷をリセットするタイミングと、蓄積電荷を読み出すタイミングとを決定する。例えば、ＭＰＵ５１は、駆動回路を制御して、複数の光電変換素子列１４０の中から１つの光電変換素子列１４０を選択し、選択した光電変換素子列１４０が有する光電変換素子１１０の蓄積電荷をリセットさせる。また、ＭＰＵ５１は、駆動回路を制御して、蓄積電荷をリセットさせた後に、光電変換素子列１４０が有する各光電変換素子１１０の蓄積電荷を示す信号を、読み出し回路へ出力させる。

ＭＰＵ５１は、駆動回路を制御して、光電変換素子１１０の蓄積電荷をリセットする対象の光電変換素子列１４０を順次に選択させる。また、ＭＰＵ５１は、光電変換素子１１０の蓄積電荷を読み出す対象の光電変換素子列１４０を順次に選択させる。これにより、光電変換素子１１０の露光および読み出しが、光電変換素子列１４０毎に順次に行われる。各光電変換素子１１０から読み出し回路に出力された信号は、画素信号としてＡＳＩＣ５２へ順次に出力される。このように、光電変換素子１１０の蓄積電荷がリセットされたタイミングから、蓄積電荷が読み出されたタイミングまでの期間が、光電変換素子１１０の１回の露光期間となる。光電変換素子１１０が１回露光される毎に、光電変換素子１１０の蓄積電荷を示す信号が、読み出し回路に出力される。

配線層１８０は、行リセット線、行選択線、列信号線等の配線を含む。撮像チップ４４が有する駆動回路は、行リセット線および行選択線を通じて、各光電変換素子列１４０が有する光電変換素子１１０の蓄積電荷をリセットするタイミングおよび蓄積電荷を読み出すタイミングを制御する。また、撮像チップ４４が有する読み出し回路は、列信号線を通じて、各光電変換素子１１０の蓄積電荷を示す信号を取得する。

カラーフィルタ部２００のｘ軸方向の両端には、水平方向変位部２８１および水平方向変位部２８２が設けられる。水平方向変位部２８１および水平方向変位部２８２については、後述する。

図３は、カラーフィルタ部２００を模式的に示す正面図である。図３は、水平方向変位部２８１、水平方向変位部２８２、垂直方向変位部２８３および垂直方向変位部２８４とともにカラーフィルタ部２００をｚ軸方向プラス側からｚ軸マイナス方向に見た模式的な正面図である。

カラーフィルタ部２００は、ベイヤ配列でカラーフィルタ２１０が配列されている。カラーフィルタ２１０−１２は、第１の種類のカラーフィルタの一例である。カラーフィルタ２１０−２１は、第２の種類のカラーフィルタの一例である。カラーフィルタ２１０−１１およびカラーフィルタ２１０−２２は、第３の種類のカラーフィルタの一例である。各カラーフィルタ２１０が透過させる光の波長域は、他の種類のカラーフィルタ２１０が透過させる光の波長域とは異なる。なお、透過させる光の波長域は、予め定められた透過率より高い透過率を有する波長の範囲を表してよい。透過させる光の波長域は、最大の透過率を持つ波長が属する波長の範囲を表してよい。透過させる光の波長域は、透過した光を見た人が認識する色を表してよい。一例として、カラーフィルタ２１０−１１およびカラーフィルタ２１０−２２は、緑（Ｇ）の波長域の光を透過させる。カラーフィルタ２１０−１２は、赤（Ｒ）の波長域の光を透過させる。カラーフィルタ２１０−２１は、青（Ｂ）の波長域の光を透過させる。図３では、透過させる光の波長域を図示することを目的として、Ｒ、ＧおよびＢの文字が付されている。他の図においても同様にＲ、ＧおよびＢの文字を付す場合がある。

カラーフィルタ２１０−１１、カラーフィルタ２１０−１２、カラーフィルタ２１０−２１およびカラーフィルタ２１０−２２は２行２列の１つのフィルタユニットを形成する。カラーフィルタ部２００は、当該フィルタユニットと同様の配列で３種類のカラーフィルタ２１０が配列されたフィルタユニットが、平面上に配列されて形成される。

このように、複数のカラーフィルタ２１０は、Ｒの波長域の光を透過させる第１の種類のカラーフィルタ２１０と、Ｂの波長域の光を透過させる第２の種類のカラーフィルタ２１０と、Ｇの波長域の光を透過させる第３カラーフィルタ２１０とをそれぞれ複数含む。カラーフィルタ部２００は、第１カラーフィルタ２１０および第３カラーフィルタ２１０がｘ軸に沿う方向に交互に配列された複数の第１カラーフィルタ列と、第２カラーフィルタ２１０および第３カラーフィルタ２１０がｘ軸に沿う方向に交互に配列された複数の第２カラーフィルタ２１０列とを含むベイヤ配列で配列される。

カラーフィルタ部２００のｘ軸方向の両端には、水平方向変位部２８１および水平方向変位部２８２が設けられる。水平方向変位部２８１のｘ軸プラス側の位置は、光電変換素子１１０に対して固定されている。水平方向変位部２８２のｘ軸マイナス側の位置は、光電変換素子１１０に対して固定されている。水平方向変位部２８１および水平方向変位部２８２は、共にｘ軸方向に沿う方向に伸縮可能である。水平方向変位部２８１および水平方向変位部２８２は、圧電材料で形成された圧電素子であり、ｘ軸方向に沿う方向に伸縮軸を有する。

水平方向変位部２８１は、伸縮軸に沿う方向に伸びる場合にカラーフィルタ部２００をｘ軸マイナス方向に変位させる。水平方向変位部２８２は、伸縮軸に沿う方向に縮む場合に、カラーフィルタ部２００をｘ軸マイナス方向に変位させる。水平方向変位部２８１は、伸縮軸に沿う方向に縮む場合に、カラーフィルタ部２００をｘ軸プラス方向に変位させる。水平方向変位部２８２は、伸縮軸に沿う方向に伸びる場合に、カラーフィルタ部２００をｘ軸プラス方向に変位させる。

水平方向変位部２８１および水平方向変位部２８２のそれぞれの伸縮状態は、ＭＰＵ５１が駆動回路を制御することによって制御される。例えば、ＭＰＵ５１は、水平方向変位部２８１に印加する電圧を制御することにより、水平方向変位部２８１の伸縮状態を制御する。また、ＭＰＵ５１は、水平方向変位部２８２に印加する電圧を制御することにより、水平方向変位部２８２の伸縮状態を制御する。ＭＰＵ５１は、カラーフィルタ部２００をｘ軸マイナス方向に変位させる場合、水平方向変位部２８１を伸縮軸に沿う方向に伸ばすとともに、水平方向変位部２８２を伸縮軸に沿う方向に縮ませる。ＭＰＵ５１は、カラーフィルタ部２００をｘ軸プラス方向に変位させる場合、水平方向変位部２８１を伸縮軸に沿う方向に縮ませるとともに、水平方向変位部２８２を伸縮軸に沿う方向に伸ばす。これにより、水平方向変位部２８１および水平方向変位部２８２は、カラーフィルタ部２００をｘ軸に沿う方向に変位させる。

カラーフィルタ部２００のｙ軸方向の両端には、垂直方向変位部２８３および垂直方向変位部２８４が設けられる。垂直方向変位部２８３のｙ軸プラス側の位置は、光電変換素子１１０に対して固定されている。垂直方向変位部２８４のｙ軸マイナス側の位置は、光電変換素子１１０に対して固定されている。垂直方向変位部２８３および垂直方向変位部２８４は、共にｙ軸方向に沿う方向に伸縮可能である。垂直方向変位部２８３および垂直方向変位部２８４は、圧電材料で形成された圧電素子であり、ｙ軸方向に沿う方向に伸縮軸を有する。

垂直方向変位部２８３は、伸縮軸に沿う方向に伸びる場合にカラーフィルタ部２００をｙ軸マイナス方向に変位させる。垂直方向変位部２８４は、伸縮軸に沿う方向に縮む場合に、カラーフィルタ部２００をｙ軸マイナス方向に変位させる。垂直方向変位部２８３は、伸縮軸に沿う方向に縮む場合に、カラーフィルタ部２００をｙ軸プラス方向に変位させる。垂直方向変位部２８４は、伸縮軸に沿う方向に伸びる場合に、カラーフィルタ部２００をｙ軸プラス方向に変位させる。

垂直方向変位部２８３および垂直方向変位部２８４のそれぞれの伸縮状態は、ＭＰＵ５１が駆動回路を制御することによって制御される。例えば、ＭＰＵ５１は、垂直方向変位部２８３に印加する電圧を制御することにより、垂直方向変位部２８３の伸縮状態を制御する。また、ＭＰＵ５１は、垂直方向変位部２８４に印加する電圧を制御することにより、垂直方向変位部２８４の伸縮状態を制御する。ＭＰＵ５１は、カラーフィルタ部２００をｙ軸プラス方向に変位させる場合、垂直方向変位部２８３を伸縮軸に沿う方向に縮ませるとともに、垂直方向変位部２８４を伸縮軸に沿う方向に伸ばす。また、ＭＰＵ５１は、カラーフィルタ部２００をｙ軸マイナス方向に変位させる場合、垂直方向変位部２８３を伸縮軸に沿う方向に伸ばすとともに、垂直方向変位部２８４を伸縮軸に沿う方向に縮ませる。これにより、垂直方向変位部２８３および垂直方向変位部２８４は、カラーフィルタ部２００をｙ軸に沿う方向に変位させる。

図３は、水平方向変位部２８１および垂直方向変位部２８４が縮んだ状態にあり、水平方向変位部２８２および垂直方向変位部２８３が伸びた状態にある場合を示す。このとき、水平方向変位部２８１、水平方向変位部２８２、垂直方向変位部２８３および垂直方向変位部２８４には電圧が印加されていないものとする。本実施形態では、水平方向変位部２８１および垂直方向変位部２８４が縮んだ状態にあり、水平方向変位部２８２および垂直方向変位部２８３が伸びた状態にある場合に、カラーフィルタ部２００が基準位置にあるとする。

水平方向変位部２８１は、予め定められた電圧が印加された場合に、伸縮軸に沿う方向に一画素分伸びる。水平方向変位部２８２は、予め定められた電圧が印加された場合に、伸縮軸に沿う方向に一画素分縮む。また、垂直方向変位部２８３は、予め定められた電圧が印加された場合に、伸縮軸に沿う方向に一画素分伸びる。水平方向変位部２８２は、予め定められた電圧が印加された場合に、伸縮軸に沿う方向に一画素分縮む。

したがって、水平方向変位部２８１および水平方向変位部２８２に予め定められた電圧が印加されると、カラーフィルタ部２００はｘ軸マイナス方向に一画素分変位する。水平方向変位部２８１および水平方向変位部２８２に印加された電圧を解除すると、カラーフィルタ部２００はｘ軸プラス方向に一画素分変位する。また、垂直方向変位部２８３および垂直方向変位部２８４に予め定められた電圧が印加されると、カラーフィルタ部２００はｙ軸プラス方向に一画素分変位する。垂直方向変位部２８３および垂直方向変位部２８４に印加された電圧を解除すると、カラーフィルタ部２００はｙ軸マイナス方向に一画素分変位する。

一画素分の変位量は、カラーフィルタ部２００が変位する方向におけるカラーフィルタ２１０の間隔に略一致する。例えばカラーフィルタ部２００をｘ軸方向に変位させる場合、カラーフィルタ部２００を一画素分変位させるとは、ｘ軸方向に隣接するカラーフィルタ２１０間の距離だけカラーフィルタ部２００を変位させることを意味する。カラーフィルタ部２００をｙ軸方向に変位させる場合、カラーフィルタ部２００を一画素分変位させるとは、ｙ軸方向に隣接するカラーフィルタ２１０間の距離だけカラーフィルタ部２００を変位させることを意味する。なお、後述するように、カラーフィルタ部２００をｘ軸方向およびｙ軸方向のそれぞれの方向に一画素分変位させる場合がある。この場合、カラーフィルタ部２００を一画素分変位させるとは、カラーフィルタ部２００の変位方向に沿う方向に隣接するカラーフィルタ２１０間の距離だけ、カラーフィルタ部２００を変位させることを意味する。このように、一画素分の変位量は、カラーフィルタ部２００の変位方向に隣接するカラーフィルタ２１０の中心の間の距離であってよい。光電変換素子１１０の配列間隔がカラーフィルタ２１０の配列間隔と略一致する場合、一画素分の変位量は、カラーフィルタ部２００の変位方向に隣接する光電変換素子１１０の中心の間の距離であってよい。

図４は、光電変換素子部１００を露光する場合のカラーフィルタ部２００の位置を模式的に示す断面図である。図４（ａ）は、ｙｚ平面に平行な面で切断した場合の模式的な断面図を示す。図４（ｂ）は、ｘｚ平面に平行な面で切断した場合の模式的な断面図である。ここで、図４（ａ）および図４（ｂ）は、水平方向変位部２８１、水平方向変位部２８２、垂直方向変位部２８３および垂直方向変位部２８４が図３で示す状態にある場合を示す。すなわち、図４（ａ）および図４（ｂ）は、カラーフィルタ部２００が基準位置にある場合の断面図である。

図４（ａ）および図４（ｂ）に示されるように、カラーフィルタ部２００が基準位置にある場合、カラーフィルタ２１０−１１は、光電変換素子１１０−１１のｚ軸プラス方向の位置にある。つまり、カラーフィルタ２１０−１１および光電変換素子１１０−１１は、ｚ軸に沿う方向に整合した位置にある。また、カラーフィルタ２１０−１２は、光電変換素子１１０−１２のｚ軸プラス方向の位置にある。つまり、カラーフィルタ２１０−１２および光電変換素子１１０−１２は、ｚ軸に沿う方向に整合した位置にある。また、カラーフィルタ２１０−２１は、光電変換素子１１０−２１のｚ軸プラス方向の位置にある。つまり、カラーフィルタ２１０−２１および光電変換素子１１０−２１は、ｚ軸に沿う方向に整合した位置にある。また、カラーフィルタ２１０−２２は、光電変換素子１１０−２２のｚ軸プラス方向の位置にある。つまり、カラーフィルタ２１０−２２および光電変換素子１１０−２２は、ｚ軸に沿う方向に整合した位置にある。

したがって、カラーフィルタ部２００が基準位置にある場合、光電変換素子１１０−１１には、マイクロレンズ３１０−１１から出射した被写体光のうち、カラーフィルタ２１０−１１を透過した緑の波長域の光（Ｇ成分光）が入射する。また、光電変換素子１１０−１２には、マイクロレンズ３１０−１２から出射した被写体光のうち、カラーフィルタ２１０−１２を透過した赤の波長域の光（Ｒ成分光）が入射する。また、光電変換素子１１０−２１には、マイクロレンズ３１０−２１から出射した被写体光のうち、カラーフィルタ２１０−２１を透過した青の波長域の光（Ｂ成分光）が入射する。また、光電変換素子１１０−２２には、マイクロレンズ３１０−２２から出射した被写体光のうち、カラーフィルタ２１０−２２を透過したＧ成分光が入射する。

図５は、カラーフィルタ部２００が基準位置とは異なる３つの変位位置にある場合を模式的に示す正面図である。図６は、カラーフィルタ部２００が基準位置とは異なる３つの変位位置にある場合を模式的に示す断面図である。

図５（ａ）および図６（ａ）は、カラーフィルタ部２００が基準位置よりｘ軸マイナス方向に１画素分変位した第１変位位置にある状態を模式的に示す。図５（ｂ）および図６（ｂ）は、カラーフィルタ部２００が基準位置よりｘ軸マイナス方向に１画素分かつｙ軸プラス方向に１画素分変位した第３変位位置にある状態を模式的に示す。図５（ｃ）および図６（ｃ）は、カラーフィルタ部２００が基準位置よりｙ軸プラス方向に１画素分変位した第４変位位置にある状態を模式的に示す。

なお、図５（ａ）、図５（ｂ）および図５（ｃ）にはそれぞれ、図３と同様に、ｘ軸プラス方向からｘ軸マイナス方向に向けて見た場合の正面図が示されている。図６（ａ）、図６（ｂ）および図６（ｃ）にはそれぞれ、図４（ａ）および図４（ｂ）と同様に、ｙｚ平面に平行な面で切断した場合の模式的な断面図と、ｘｚ平面に平行な面で切断した場合の模式的な断面図とが示されている。

図５（ａ）および図６（ａ）に示されるように、カラーフィルタ部２００が第１変位位置にある場合、カラーフィルタ２１０−１２は、光電変換素子１１０−１１のｚ軸プラス方向の位置にある。つまり、カラーフィルタ２１０−１２および光電変換素子１１０−１１は、ｚ軸に沿う方向に整合した位置にある。また、カラーフィルタ２１０−１３は、光電変換素子１１０−１２のｚ軸プラス方向の位置にある。つまり、カラーフィルタ２１０−１３および光電変換素子１１０−１２は、ｚ軸に沿う方向に整合した位置にある。また、カラーフィルタ２１０−２２は、光電変換素子１１０−２１のｚ軸プラス方向の位置にある。つまり、カラーフィルタ２１０−２２および光電変換素子１１０−２１は、ｚ軸に沿う方向に整合した位置にある。また、カラーフィルタ２１０−２３は、光電変換素子１１０−２２のｚ軸プラス方向の位置にある。つまり、カラーフィルタ２１０−２３および光電変換素子１１０−２２は、ｚ軸に沿う方向に整合した位置にある。

したがって、カラーフィルタ部２００が第１変位位置にある場合、光電変換素子１１０−１１には、マイクロレンズ３１０−１１から出射した被写体光のうち、カラーフィルタ２１０−１２を透過したＲ成分光が入射する。また、光電変換素子１１０−１２には、マイクロレンズ３１０−１２から出射した被写体光のうち、カラーフィルタ２１０−１３を透過したＧ成分光が入射する。また、光電変換素子１１０−２１には、マイクロレンズ３１０−２１から出射した被写体光のうち、カラーフィルタ２１０−２２を透過したＧ成分光が入射する。また、光電変換素子１１０−２２には、マイクロレンズ３１０−２２から出射した被写体光のうち、カラーフィルタ２１０−２３を透過したＢ成分光が入射する。

図５（ｂ）および図６（ｂ）に示されるように、カラーフィルタ部２００が第２変位位置にある場合、カラーフィルタ２１０−２２は、光電変換素子１１０−１１のｚ軸プラス方向の位置にある。つまり、カラーフィルタ２１０−２２および光電変換素子１１０−１１は、ｚ軸に沿う方向に整合した位置にある。また、カラーフィルタ２１０−２３は、光電変換素子１１０−１２のｚ軸プラス方向の位置にある。つまり、カラーフィルタ２１０−２３および光電変換素子１１０−１２は、ｚ軸に沿う方向に整合した位置にある。また、カラーフィルタ２１０−３２は、光電変換素子１１０−２１のｚ軸プラス方向の位置にある。つまり、カラーフィルタ２１０−３２および光電変換素子１１０−２１は、ｚ軸に沿う方向に整合した位置にある。また、カラーフィルタ２１０−３３は、光電変換素子１１０−２２のｚ軸プラス方向の位置にある。つまり、カラーフィルタ２１０−３３および光電変換素子１１０−２２は、ｚ軸に沿う方向に整合した位置にある。

したがって、カラーフィルタ部２００が第１変位位置にある場合、光電変換素子１１０−１１には、マイクロレンズ３１０−１１から出射した被写体光のうち、カラーフィルタ２１０−２２を透過したＧ成分光が入射する。また、光電変換素子１１０−１２には、マイクロレンズ３１０−１２から出射した被写体光のうち、カラーフィルタ２１０−２３を透過したＢ成分光が入射する。また、光電変換素子１１０−２１には、マイクロレンズ３１０−２１から出射した被写体光のうち、カラーフィルタ２１０−３２を透過したＲ成分光が入射する。また、光電変換素子１１０−２２には、マイクロレンズ３１０−２２から出射した被写体光のうち、カラーフィルタ２１０−３３を透過したＧ成分光が入射する。

図５（ｃ）および図６（ｃ）に示されるように、カラーフィルタ部２００が第３変位位置にある場合、カラーフィルタ２１０−２１は、光電変換素子１１０−１１のｚ軸プラス方向の位置にある。つまり、カラーフィルタ２１０−２１および光電変換素子１１０−１１は、ｚ軸に沿う方向に整合した位置にある。また、カラーフィルタ２１０−２２は、光電変換素子１１０−１２のｚ軸プラス方向の位置にある。つまり、カラーフィルタ２１０−２２および光電変換素子１１０−１２は、ｚ軸に沿う方向に整合した位置にある。また、カラーフィルタ２１０−３１は、光電変換素子１１０−２１のｚ軸プラス方向の位置にある。つまり、カラーフィルタ２１０−３１および光電変換素子１１０−２１は、ｚ軸に沿う方向に整合した位置にある。また、カラーフィルタ２１０−３２は、光電変換素子１１０−２２のｚ軸プラス方向の位置にある。つまり、カラーフィルタ２１０−３２および光電変換素子１１０−２２は、ｚ軸に沿う方向に整合した位置にある。

したがって、カラーフィルタ部２００が第３変位位置にある場合、光電変換素子１１０−１１には、マイクロレンズ３１０−１１から出射した被写体光のうち、カラーフィルタ２１０−２１を透過したＢ成分光が入射する。また、光電変換素子１１０−１２には、マイクロレンズ３１０−１２から出射した被写体光のうち、カラーフィルタ２１０−２２を透過したＧ成分光が入射する。また、光電変換素子１１０−２１には、マイクロレンズ３１０−２１から出射した被写体光のうち、カラーフィルタ２１０−３１を透過したＧ成分光が入射する。また、光電変換素子１１０−２２には、マイクロレンズ３１０−２１から出射した被写体光のうち、カラーフィルタ２１０−３２を透過したＲ成分光が入射する。

カメラ１０において１つの画像の画像データを取得する場合に、撮像ユニット４０は、カラーフィルタ部２００が基準位置にある状態で光電変換素子部１００を露光して、画素信号を読み出す。続いて、撮像ユニット４０は、水平方向変位部２８１および水平方向変位部２８２に予め定められた電圧を印加してカラーフィルタ部２００を基準位置から第１変位位置に変位させ、カラーフィルタ部２００が第１変位位置にある状態で光電変換素子部１００を露光して、画素信号を読み出す。続いて、撮像ユニット４０は、水平方向変位部２８１および水平方向変位部２８２に予め定められた電圧を印加したまま、水平方向変位部２８２および垂直方向変位部２８３に予め定められた電圧を印加して、カラーフィルタ部２００を第１変位位置から第２変位位置に変位させ、カラーフィルタ部２００が第２変位位置にある状態で光電変換素子部１００を露光して、画素信号を読み出す。

続いて、撮像ユニット４０は、垂直方向変位部２８３および垂直方向変位部２８４に予め定められた電圧を印加したまま、水平方向変位部２８１および水平方向変位部２８２に印加された電圧を解除してカラーフィルタ部２００を第２変位位置から第３変位位置に変位させ、カラーフィルタ部２００が第３変位位置にある状態で光電変換素子部１００を露光して、画素信号を読み出す。これにより、１つの画像の画像データを生成するための露光動作および読み出し動作が完了する。カラーフィルタ部２００が第３位置にある状態で露光および読み出しをした後、撮像ユニット４０は垂直方向変位部２８３および垂直方向変位部２８４に印加された電圧を解除してカラーフィルタ部２００を第３変位位置から基準位置に戻す。これにより、撮像ユニット４０は、新たな画像の画像データを取得する指示を受け付ける待機状態になる。

このように、撮像ユニット４０は、互いに異なる波長域の光を透過させる複数種類のカラーフィルタ２１０が平面上にそれぞれ複数配置されたカラーフィルタ部２００と、それぞれ複数のカラーフィルタ２１０のうち対応する位置にある１つのカラーフィルタ２１０が透過した波長域の光を受光する複数の光電変換素子１１０と、複数のカラーフィルタ２１０の配置面に沿う方向に、光電変換素子部１００に対してカラーフィルタ部２００をカラーフィルタ２１０の配置間隔単位で相対的に変位させる変位部と、変位部を制御してカラーフィルタ部２００が第１位置にある状態とカラーフィルタ部２００が第１位置から変位した第２位置にある状態とでそれぞれ光電変換素子部１００を露光し、光電変換素子部１００を露光する毎に複数の光電変換素子１１０で得られた信号を読み出す制御部とを有する。カラーフィルタ部２００が第１位置にある状態とカラーフィルタ部２００が第２位置にある状態とで光電変換素子部１００が露光されることにより、複数の光電変換素子１１０のうちの少なくとも１つの光電変換素子１１０は、複数種類のカラーフィルタ２１０が透過する互いに異なる波長域の光でそれぞれ露光される。なお、駆動回路および読み出し回路は、制御部の一例であり、水平方向変位部２８１、水平方向変位部２８２、垂直方向変位部２８３および垂直方向変位部２８４は、変位部の一例である。

カラーフィルタ部２００には、互いに異なる３以上の種類の波長域の光を透過させる３以上の種類のカラーフィルタ２１０が二次元的にそれぞれ複数配置されており、駆動回路は、水平方向変位部２８１、水平方向変位部２８２、垂直方向変位部２８３および垂直方向変位部２８４を制御して、カラーフィルタ部２００が第１位置および第２位置を含む３以上の位置にある状態でそれぞれ光電変換素子部１００を露光させることにより、複数の光電変換素子１１０をそれぞれ３以上の種類のカラーフィルタ２１０が透過する３以上の種類の波長域の光でそれぞれ露光させる。カラーフィルタ部２００は、複数種類のカラーフィルタ２１０がそれぞれ予め定められた方向に予め定められた間隔で周期的に配列された複数のカラーフィルタ列を含み、水平方向変位部２８１、水平方向変位部２８２、垂直方向変位部２８３および垂直方向変位部２８４は、カラーフィルタ部２００を当該予め定められた方向に変位させる。本実施形態において、カラーフィルタ部２００における「予め定められた方向」とは、ｘ軸に沿う方向、ｙ軸に沿う方向、ｘ軸に対して４５°の角度をなす方向の少なくとも一つの方向を含む。

水平方向変位部２８１、水平方向変位部２８２、垂直方向変位部２８３および垂直方向変位部２８４は、カラーフィルタ部２００を第１方向および第１方向に直交する第２方向に変位させる。ＭＰＵ５１は、カラーフィルタ部２００が第１位置にある状態と、カラーフィルタ部２００が基準位置に対して第１方向に変位した第２位置にある状態と、カラーフィルタ部２００が第１位置に対して第１方向および第２方向に変位した第３位置にある状態と、カラーフィルタ部２００が第１位置に対して第２方向に変位した第４位置にある状態とでそれぞれ光電変換素子部１００を露光させる。本実施形態において、基準位置は第１位置の一例であり、第１変位位置は第２位置の一例であり、第２変位位置は第３位置の一例であり、第３変位位置は第４位置の一例である。

このように、撮像ユニット４０は、１つの画像の画像データを取得する場合に、カラーフィルタ部２００の位置を異ならせて、それぞれ露光および画素信号の読み出しを行う。例えば、撮像ユニット４０は、１回の撮影指示に応じて、カラーフィルタ部２００の位置を異ならせて、それぞれ露光および画素信号の読み出しを行う。

図７は、カラーフィルタ部２００の時系列の位置制御および画像データの生成処理の一例を模式的に示す。図７は、シャッタスピードが固定されていない場合において、１枚の静止画撮影が指示された場合を示す。シャッタスピードが固定されていない場合としては、カメラ１０の撮影モードがシャッタスピード優先オート撮影モード以外の撮影モードに設定されている場合を例示できる。例えば、シャッタスピードが固定されていない撮影モードとしては、オート撮影モード、プログラムオート撮影モード、絞り優先オート撮影モード等を例示できる。

ＭＰＵ５１は、測光センサ９３の測定結果から算出したＡＥ評価値に基づいて、シャッタスピードを決定する。カメラ１０の撮影モードがプログラムオート撮影モードに設定されている場合、ＭＰＵ５１は、プログラム線図と、ＡＥ評価値とに基づいて、絞り値およびシャッタスピードの組み合わせを決定する。撮影感度が固定されている場合、撮影感度に対応づけられたプログラム線図を用いて、絞り値およびシャッタスピードの組み合わせが決定される。撮影感度が固定されていない場合は、ＭＰＵ５１が決定した撮影感度に対応づけられたプログラム線図を用いて、絞り値およびシャッタスピードの組み合わせが決定される。

カメラ１０の撮影モードが絞り優先オート撮影モードに設定されている場合、ＭＰＵ５１は、ユーザが指定した絞り値と、ＡＥ評価値とに基づいて、シャッタスピードを決定する。撮影感度が固定されている場合、撮影感度に対応づけられたプログラム線図を用いて、シャッタスピードが決定される。撮影感度が固定されていない場合は、ＭＰＵ５１が決定した撮影感度に基づいてシャッタスピードが決定される。

シャッタスピードが定まると、光電変換素子部１００を露光する時間Ｔが定まる。ＭＰＵ５１は、撮影指示を受け付けると、レンズユニット２０の絞りおよび撮像ユニット４０の撮影感度を制御した後、撮像チップ４４の駆動回路および読み出し回路を制御して、カラーフィルタ部２００が基準位置、第１変位位置、第２変位位置および第３変位位置のそれぞれにある状態で、露光時間Ｔの露光と読み出しとを行わせる。

具体的には、駆動回路および読み出し回路は、ＭＰＵ５１の制御に基づいて、カラーフィルタ部２００が基準位置にある状態で光電変換素子部１００に対して時間Ｔの露光を行い、画素信号を読み出す。続いて、駆動回路は、カラーフィルタ部２００を基準位置から第１変位位置に変位させ、カラーフィルタ部２００が第１変位位置にある状態で光電変換素子部１００に対して時間Ｔの露光を行い、画素信号を読み出す。続いて、駆動回路は、カラーフィルタ部２００を第１変位位置から第２変位位置に変位させ、カラーフィルタ部２００が第２変位位置にある状態で光電変換素子部１００に対して時間Ｔの露光を行い、読み出し回路が画素信号を読み出す。続いて、駆動回路は、カラーフィルタ部２００を２変位位置から第３変位位置に変位させ、カラーフィルタ部２００が第３変位位置にある状態で光電変換素子部１００に対して時間Ｔの露光を行い、読み出し回路が画素信号を読み出す。

４回の露光および４回の読み出しが完了すると、ＡＳＩＣ５２は、一枚の画像を表す画像データ７００を生成する。ＡＳＩＣ５２は、光電変換素子１１０のそれぞれに対応する各画素について、対応する光電変換素子１１０から読み出した画素信号に基づく各色成分情報を有する画像データを生成する。例えば、ＡＳＩＣ５２は、光電変換素子１１０のそれぞれに対応する各画素について、対応する光電変換素子１１０から読み出した画素信号に基づくＲ成分情報と、対応する光電変換素子１１０から読み出した画素信号に基づくＧ成分情報と、対応する光電変換素子１１０から読み出した画素信号に基づくＢ成分情報とを有する画像データを生成する。ＡＳＩＣ５２は、光電変換素子１１０のそれぞれに対応する各画素について、対応する光電変換素子１１０から読み出した画素信号のみに基づくＲ成分情報と、対応する光電変換素子１１０から読み出した画素信号のみに基づくＧ成分情報と、対応する光電変換素子１１０から読み出した画素信号のみに基づくＢ成分情報を有する画像データを生成してよい。なお、対応する光電変換素子１１０から読み出した画素信号のみに基づく色成分情報とは、対応する光電変換素子１１０以外の光電変換素子１１０から読み出した画素信号を用いることなく、対応する光電変換素子１１０の画素信号から導かれた色成分情報であってよい。

一例として光電変換素子１１０−１１に対応する画素の色成分情報について説明すると、ＡＳＩＣ５２は、カラーフィルタ部２００が基準位置にある状態で露光された光電変換素子１１０−１１の画素信号およびカラーフィルタ部２００が第２変位位置にある状態で露光された光電変換素子１１０−１１の画素信号の少なくとも一方から、Ｇ成分情報を生成する。例えば、ＡＳＩＣ５２は、カラーフィルタ部２００が基準位置にある状態で露光された光電変換素子１１０−１１の画素信号から、Ｇ成分情報を生成してよい。ＡＳＩＣ５２は、カラーフィルタ部２００が第２変位位置にある状態で露光された光電変換素子１１０−１１の画素信号から、Ｇ成分情報を生成してよい。また、ＡＳＩＣ５２は、カラーフィルタ部２００が基準位置にある状態で露光された光電変換素子１１０−１１の画素信号およびカラーフィルタ部２００が第２変位位置にある状態で露光された光電変換素子１１０−１１の画素信号に基づいて、Ｇ成分情報を生成してよい。例えば、ＡＳＩＣ５２は、カラーフィルタ部２００が基準位置にある状態で露光された光電変換素子１１０−１１の画素信号およびカラーフィルタ部２００が第２変位位置にある状態で露光された光電変換素子１１０−１１の画素信号の平均に基づいて、Ｇ成分情報を生成してよい。

また、ＡＳＩＣ５２は、カラーフィルタ部２００が第１変位位置にある状態で露光された光電変換素子１１０−１１の画素信号である第２画素信号から、Ｒ成分情報を生成する。このとき、ＡＳＩＣ５２は、光電変換素子１１０−１１以外の光電変換素子１１０から読み出した画素信号を用いずに、Ｒ成分情報を生成してよい。また、ＡＳＩＣ５２は、カラーフィルタ部２００が第３変位位置にある状態で露光された光電変換素子１１０−１１の第４画素信号から、Ｂ成分情報を生成する。このとき、ＡＳＩＣ５２は、光電変換素子１１０−１１以外の光電変換素子１１０から読み出した画素信号を用いずに、Ｂ成分情報を生成してよい。

以上に説明したように、撮像チップ４４によれば、複数画素の補間演算をしなくても、各画素について３色の成分情報を生成することができる。そのため、各色についての空間分解能を、光電変換素子１１０のサンプリング周期で定まるナイキスト限界まで高めることができる。

図８は、カラーフィルタ部２００の時系列の位置制御および画像データの生成処理の一例を模式的に示す。図８は、図７と同様、シャッタスピードが固定されていない場合において、１枚の静止画撮影が指示された場合を示す。図８は、図７に示す場合より遅いシャッタスピードが決定された場合を示す。

なお、説明を簡単にするために、上述したように１つの画像データを生成するためにカラーフィルタ部２００を変位させて複数回の露光および画素信号の読み出しを行うことを、多色露光と呼ぶ場合がある。カラーフィルタ部２００を異なるｎ個の位置に変位させて露光および画素信号の読み出しを行うことを、ｎ回の多色露光と呼ぶ場合がある。

本図において、決定されたシャッタスピードで定まる露光時間Ｔ'は、図７に示す露光時間Ｔより長い。多色露光の回数が多くなるほど、最初の露光を開始したタイミングから最後の露光を終了するまでのタイミングまでの期間が長くなる。最初の露光を開始したタイミングから最後の露光を終了するまでのタイミングまでの期間が長くなると、被写体に大きな動きがある場合やカメラ１０のブレが大きい場合に、被写体像にぶれが生じる可能性がある。

そこで、本図に示すように、シャッタスピードが予め定められた速度より遅い場合、ＭＰＵ５１は、多色露光をする回数を少なくする。例えば、図８に示されるように、多色露光を２回にする。ＭＰＵ５１は、撮像ユニット４０の駆動回路および読み出し回路を制御して、カラーフィルタ部２００が基準位置にある状態と、カラーフィルタ部２００が第２変位位置にある状態とで、光電変換素子部１００の露光および読み出しを行わせる。２回の多色露光が完了すると、ＡＳＩＣ５２は、一枚の画像を表す画像データ８００を生成する。

図７に例示した場合とは異なり、光電変換素子１１０は１色または２色の成分光で露光されている。例えば、光電変換素子１１０−１１は、Ｇ成分光で露光されているが、Ｒ成分光およびＢ成分光では露光されていない。光電変換素子１１０−１２は、Ｒ成分光またはＢ成分光で露光されているが、Ｇ成分光では露光されていない。光電変換素子１１０−２１は、Ｂ成分光およびＲ成分光で露光されているが、Ｇ成分光では露光されていない。

ＡＳＩＣ５２は、光電変換素子１１０−１１に対応する画素においては、図７に関連して説明したのと同様に、カラーフィルタ部２００が基準位置にある状態で露光された光電変換素子１１０−１１の画素信号およびカラーフィルタ部２００が第２変位位置にある状態で露光された光電変換素子１１０−１１の画素信号の少なくとも一方から、Ｇ成分情報を生成する。

一方、光電変換素子１１０−１１に対応する画素のＲ成分情報を生成する場合、ＡＳＩＣ５２は、周辺の光電変換素子１１０の出力を用いて生成する。例えば、ＡＳＩＣ５２は、カラーフィルタ部２００が基準位置にある状態で露光された光電変換素子１１０−１２の画素信号と、カラーフィルタ部２００が第２変位位置にある状態で露光された光電変換素子１１０−２１の画素信号とに基づいて、光電変換素子１１０−１１に対応する画素のＲ成分情報を生成する。同様にＡＳＩＣ５２は、光電変換素子１１０−１１に対応する画素のＢ信号を、ＡＳＩＣ５２は、カラーフィルタ部２００が基準位置にある状態で露光された光電変換素子１１０−２１の画素信号と、カラーフィルタ部２００が第２変位位置にある状態で露光された光電変換素子１１０−１２の画素信号とに基づいて生成する。

また、ＡＳＩＣ５２は、光電変換素子１１０−１２に対応する画素のＲ成分情報を、カラーフィルタ部２００が基準位置にある状態で露光された光電変換素子１１０−１２の画素信号から生成する。また、ＡＳＩＣ５２は、光電変換素子１１０−１２に対応する画素のＢ成分信号を、カラーフィルタ部２００が第２変位位置にある状態で露光された光電変換素子１１０−１２の画素信号から生成する。

一方、ＡＳＩＣ５２は、光電変換素子１１０−１２に対応する画素のＧ成分信号を生成する場合、周辺の光電変換素子１１０の出力を用いて生成する。例えば、ＡＳＩＣ５２は、カラーフィルタ部２００が基準位置にある状態で露光された光電変換素子１１０−１１、光電変換素子１１０−２２および光電変換素子１１０−１１のそれぞれの画素信号と、カラーフィルタ部２００が第２変位位置にある状態で露光された光電変換素子１１０−１１、光電変換素子１１０−２２および光電変換素子１１０−１１のそれぞれの画素信号との少なくとも一方に基づいて、光電変換素子１１０−１２に対応する画素のＧ成分信号を生成する。

図８に示す画像データ８００の各画素において、大文字で示されている色成分情報は、補間演算をせずに、対応する光電変換素子１１０の画素信号から得られた色成分情報である。一方、小文字で示されている色成分情報は、補間演算を行って得られた色成分情報である。

このように、各画素に対応する光電変換素子１１０において一部の色成分光で露光されなかった場合、周囲の光電変換素子１１０の画素信号に基づいて当該色成分光に対応する色成分情報を生成する。これにより、ＡＳＩＣ５２は、各画素における全色についての色成分情報を生成する。図８に関連して説明した２回の多色露光によれば、Ｒ成分の空間分解能を、Ｇ成分の空間分解能と同程度にまで高めることができる。

図９は、多色露光が許可される回数を模式的に示す。ＭＰＵ５１は、決定したシャッタスピードに基づいて、４回の多色露光を行か、２回の多色露光を行うか、多色露光を行わないかを判断する。

例えば図９に示されるように、ＭＰＵ５１は、決定したシャッタスピードが予め定められた第１基準値以上の速さである場合に、２回または４回の多色露光を許容し、決定したシャッタスピードが予め定められた第１基準値より遅い場合に、多色露光を禁止する。多色露光が禁止された場合、ＭＰＵ５１は、撮像ユニット４０を制御して、カラーフィルタ部２００が基準位置にある状態で、光電変換素子部１００に対してシャッタスピードに対応する時間だけ露光して、画素信号の読み出しを行わせる。ＡＳＩＣ５２は、読み出された画素信号から、光電変換素子１１０にそれぞれ対応する各画素の全色成分情報を生成する。ＡＳＩＣ５２は、光電変換素子１１０にそれぞれ対応する各画素の各色成分情報のうち、光電変換素子１１０が露光されていない２色の色成分光に対応する２色の色成分情報を生成する場合、対応する光電変換素子１１０の周辺に位置する光電変換素子１１０から読み出した画素信号に基づいて、当該色成分情報を生成してよい。ＡＳＩＣ５２は、いわゆる周辺画素の画素信号を用いた補間演算によって、各画素について全色の成分情報を生成してよい。

また、ＭＰＵ５１は、決定したシャッタスピードが第１基準値から予め定められた第２基準値までの間である場合には、２回の多色露光を許容して、４回の多色露光を禁止してよい。ここで、第２基準値は、第１基準値より高速側のシャッタスピードを表すものとする。また、上述した第１基準値には、予め定められた低速限界値の２倍の速度のシャッタスピードを適用してよい。そして、上述した第２基準値には、予め定められた低速限界値の４倍の速度のシャッタスピードを適用してよい。例えば、低速限界値を１／３０秒とした場合、第１基準値を１／６０とし、第２基準値を１／１２０としてよい。

このように、シャッタスピードは、被写体の明るさに基づいて決定される。例えば、被写体が明るいほど、シャッタスピードが高まる。したがって、被写体が明るいほど、多色露光を行う回数が多くなる場合がある。このように、ＭＰＵ５１は、被写体が明るいほど、より多くの位置にカラーフィルタ部２００を変位させて光電変換素子部１００を露光させることができる。

なお、ＭＰＵ５１は、被写体の動きに応じて低速限界値を決定してよい。例えば、被写体の動く速さが予め定められた値より小さい場合に、低速限界値として第１の限界値を適用し、被写体の動く速さが予め定められた値以上である場合に、第１の限界値より高速な第２の限界値を適用してよい。一例として、第１の限界値としては１／３０を適用し、第２の限界値として１／６０を適用してよい。被写体の動く速さが予め定められた値以上である場合、被写体の動く速さが大きいほど、高速な低速限界値を適用してよい。例えば、被写体の動く速さに比例する速さの低速限界値を適用してよい。この場合、被写体の動きが小さいほど、第１基準値および第２基準値は低速側にシフトする。したがって、被写体の明るさが一定である場合、被写体の動きが小さいほど、多色露光を行う回数が多くなる場合がある。このように、ＭＰＵ５１は、被写体の動きが小さいほど、より多くの位置にカラーフィルタ部２００を変位させて光電変換素子部１００を露光させることができる。

図１０は、カラーフィルタ部２００の位置制御シーケンスの他の一例を時系列で示す。図８では、シャッタスピードが固定されている場合における位置制御シーケンスの一例である。シャッタスピードが固定されている場合としては、カメラ１０の撮影モードが、シャッタスピードが規定される撮影モードに設定されている場合を例示できる。例えば、シャッタスピードが規定される撮影モードとしては、シャッタスピード優先オート撮影モード等を例示できる。シャッタスピード優先オート撮影モードが設定されている場合、シャッタスピードはユーザが指定した値に設定される。

ＭＰＵ５１は、ユーザが指定したシャッタスピードに対応する時間Ｔ内で４回の多色露光を行うことができるように、各回の露光時間Ｔ''を決定する。例えば、ＭＰＵ５１は、１回目の露光を開始するタイミングから４回目の露光を終了するタイミングまでの時間が、固定されたシャッタスピードに対応する時間以下になるように、各回の露光時間Ｔ''を決定する。ＭＰＵ５１は、カラーフィルタ部２００を変位させる時間および画素情報の読み出しに要する時間を考慮して、露光時間Ｔ''としては、時間Ｔ／４より短い時間を決定する。各回の露光時間Ｔ''は、互いに同じ長さであってよい。

ＭＰＵ５１は、決定した露光時間Ｔ''と、測光センサ９３の測定結果から算出したＡＥ評価値とに基づいて、絞り値を決定する。撮影感度が固定されている場合、ＭＰＵ５１は、露光時間Ｔ''と、ＡＥ評価値と、撮影感度とに基づいて、絞り値を決定する。撮影感度が固定されていない場合、ＭＰＵ５１は、露光時間Ｔ''と、ＡＥ評価値とに基づいて、絞り値および撮影感度の組み合わせを決定する。

ＭＰＵ５１は、撮影指示を受け付けると、レンズユニット２０の絞りおよび撮像ユニット４０の撮影感度を制御した後、カラーフィルタ部２００が基準位置、第１変位位置、第２変位位置および第３変位位置のそれぞれにある状態で、時間Ｔ''の露光および読み出しを行わせる。

４回の露光および４回の読み出しが完了すると、ＡＳＩＣ５２は、一枚の画像を表す画像データ１０００を生成する。画像データ１０００の生成方法は、図７に関連して説明した生成方法と同様であるので、説明を省略する。

なお、本図においては４回の多色露光を行う場合について説明したが、図８に示すように時間Ｔ内で２回の多色露光を行ってよい。また、図９に関連して説明したように、露光時間Ｔ''に対応するシャッタスピードについて第１基準値および第２基準値と比較して、時間Ｔ内で４回の多色露光を行か、時間Ｔ内で２回の多色露光を行うか、時間Ｔ内で多色露光を行わないかを判断してよい。

図１１は、撮像チップ４４の変形例としての撮像チップ１０４４の構造を模式的に示す断面図である。図１１は、撮像チップ４４のｘｚ平面に平行な面で切断した断面図を示す。撮像チップ４４は、マイクロレンズ部１３００と、カラーフィルタ部１２００と、基板部１６０と、光電変換素子部１００とを有する。基板部１６０は、パッシベーション層１９０と、配線層１８０と、絶縁層１７０とを含む。

マイクロレンズ部１３００は、Ｎ個のマイクロレンズ列１３４０−１〜マイクロレンズ列１３４０−Ｎを含む。各マイクロレンズ列１３４０は、Ｍ個のマイクロレンズ１３１０を含む。カラーフィルタ部１２００は、Ｎ個のカラーフィルタ列１２４０−１〜カラーフィルタ列１２４０−Ｎを含む。各カラーフィルタ列１２４０は、Ｍ個のカラーフィルタ１２１０を含む。

撮像チップ１０４４が有する構成要素のうち、図１から図１０に関連して説明した構成要素と同じ符号が付された構成要素は、同じ符号が付された構成要素と同様の機能を有するので、説明を省略する場合がある。マイクロレンズ部１３００は、マイクロレンズ部３００に対応する。マイクロレンズ列１３４０は、マイクロレンズ列３４０に対応する。マイクロレンズ１３１０は、マイクロレンズ３１０に対応する。カラーフィルタ部１２００は、カラーフィルタ部２００に対応する。カラーフィルタ列１２４０は、カラーフィルタ列２４０に対応する。カラーフィルタ１２１０は、カラーフィルタ２１０に対応する。マイクロレンズ部１３００、マイクロレンズ列１３４０、マイクロレンズ１３１０、カラーフィルタ部１２００、カラーフィルタ列１２４０およびカラーフィルタ１２１０については、それぞれ対応する構成要素との相違点について説明し、対応する構成要素との相違点がない場合には説明を省略する場合がある。

撮像チップ１０４４は、撮像チップ４４とは異なり、マイクロレンズ部１３００とカラーフィルタ部１２００とが一体に設けられ、水平方向変位部１２８１および水平方向変位部１２８２とマイクロレンズ部１３００とが一体に形成される。カラーフィルタ部１２００は、マイクロレンズ部１３００のｚ軸マイナス側の主面１３９０に固定して設けられている。

マイクロレンズ部１３００は、マイクロレンズ１３１０および水平方向変位部１２８１および水平方向変位部１２８２を含む全体が、透光性の圧電材料で形成されている。透光性の圧電材料としては、水晶等を例示できる。水平方向変位部１２８１は、マイクロレンズ部１３００のｘ軸プラス方向の端部に設けられる。水平方向変位部１２８１は、マイクロレンズ１３１０−１Ｍよりｘ軸プラス側に設けられる。水平方向変位部１２８１は、カラーフィルタ１２１０−１Ｍよりｘ軸プラス側に設けられる。水平方向変位部１２８２は、マイクロレンズ１３１０−１１よりｘ軸マイナス側に設けられる。水平方向変位部１２８２は、カラーフィルタ１２１０−１１よりｘ軸マイナス側に設けられる。

水平方向変位部１２８１および水平方向変位部１２８２は、共にｘ軸方向に沿う方向に伸縮可能である。水平方向変位部１２８１および水平方向変位部１２８２は、ｘ軸方向に沿う方向に伸縮軸を有する。

水平方向変位部１２８１は、伸縮軸に沿う方向に伸びる場合に、マイクロレンズ部１３００とともにカラーフィルタ部１２００をｘ軸マイナス方向に変位させる。水平方向変位部１２８２は、伸縮軸に沿う方向に縮む場合に、マイクロレンズ部１３００とともにカラーフィルタ部１２００をｘ軸マイナス方向に変位させる。水平方向変位部１２８１は、伸縮軸に沿う方向に縮む場合に、カラーフィルタ部１２００をｘ軸プラス方向に変位させる。水平方向変位部１２８２は、伸縮軸に沿う方向に伸びる場合に、カラーフィルタ部１２００をｘ軸プラス方向に変位させる。

水平方向変位部１２８１は、マイクロレンズ部１３００のｘ軸プラス側の周辺部においてｚ軸方向に突出した部分である。水平方向変位部１２８２は、マイクロレンズ部１３００のｘ軸マイナス側の周辺部においてｚ軸方向に突出した部分である。図１１に示されるように、水平方向変位部１２８１および水平方向変位部１２８２は、ｚ軸プラス方向に突出した部分である。

マイクロレンズ部１３００は、マイクロレンズ３１０が形成された第１主面１３５０と、第１主面１３５０よりｚ軸プラス方向に向かいｙｚ平面に略平行な段差面１３６０と、段差面１３６０からｘｙ平面に沿う方向に外側へ向かう段面１３７０と、段面１３７０からｚ軸マイナス方向に向かいｙｚ平面に略平行な側面１３８０と、側面１３８０よりｘｙ平面に略平行な主面１３９０とを有する。

水平方向変位部１２８１は、段差面１３６０および側面１３８０に直交する方向に沿う伸縮軸を有する。水平方向変位部１２８１は、段差面１３６０と側面１３８０との間に予め定められた電圧が印加されることにより、伸縮軸に沿って伸びる。水平方向変位部１２８１と同様、水平方向変位部１２８２は、段差面１３６０および側面１３８０に直交する方向に沿う伸縮軸を有する。水平方向変位部１２８２は、段差面１３６０と側面１３８０との間に予め定められた電圧が印加されることにより、伸縮軸に沿って縮む。側面１３８０の位置は、光電変換素子部１００に対して固定されている。したがって、水平方向変位部１２８１および水平方向変位部１２８２に予め定められた電圧を印加した場合、カラーフィルタ部１２００はマイクロレンズ部１３００とともにｘ軸マイナス方向に、光電変換素子部１００に対して相対的に変位する。水平方向変位部１２８１および水平方向変位部１２８２に印加した電圧を解除すると、カラーフィルタ部１２００はマイクロレンズ部１３００とともにｘ軸プラス方向に、光電変換素子部１００に対して相対的に変位して、元の状態に戻る。ＭＰＵ５１は、水平方向変位部１２８１および水平方向変位部１２８２に印加する電圧を制御することにより、カラーフィルタ部１２００の相対的な位置を制御する。

ｙ軸方向についても同様に、マイクロレンズ部１３００のｙ軸方向の両端部に、マイクロレンズ部１３００と一体に２つの垂直方向変位部が設けられる。垂直方向変位部は、水平方向変位部１２８１および水平方向変位部１２８２の伸縮軸と直交する伸縮軸を有する。垂直方向変位部は、段差面１３６０に直交する段差面と、側面１３８０に直交する側面を有するように、第１主面１３５０から突出した部分で形成される。垂直方向変位部は、水平方向変位部１２８１および水平方向変位部１２８２に対する制御と同様の制御により、カラーフィルタ部１２００をｙ軸に沿う方向に変位させることができる。垂直方向変位部の構成は、伸縮軸が直交する点を除いて、水平方向変位部１２８１および水平方向変位部１２８２の構成と略同様の構成を適用できる。そのため、垂直方向変位部の詳細についての説明は省略する。

なお、ここでは圧電効果のｄ３３モードを使用して水平方向変位部および垂直方向変位部を伸縮させる場合の構成を示した。水平方向変位部および垂直方向変位部を、圧電効果のｄ３１モードを使用して伸縮させてよい。この場合、水平方向変位部および垂直方向変位部は、第１主面１３５０から突出部した形状を有さなくてよい。

このように、マイクロレンズ部１３００が透光性を有する圧電材料で形成され、マイクロレンズ部１３００およびカラーフィルタ部１２００が一体に設けられる。そして、圧電効果によってマイクロレンズ部１３００を光電変換素子部１００に対して相対的に変位させることにより、カラーフィルタ部１２００を光電変換素子部１００に対して相対的に変位させる。具体的には、マイクロレンズ部１３００を変位させる変位部は、マイクロレンズ部１３００の周囲に圧電材料でマイクロレンズ部と一体に形成されている。また、変位部は、圧電効果によって複数のカラーフィルタ１２１０の配置面に沿う方向に伸縮する第１変位部と、第１変位部の伸縮方向とは異なる方向に伸縮する第２変位部とを有する。水平方向変位部１２８１および水平方向変位部１２８２は第１変位部の一例であり、上述した垂直方向変位部は第２変位部の一例である。

上記の実施形態では、カラーフィルタ部２００およびカラーフィルタ部１２００を変位させる変位部が、圧電効果で実現されるものとして説明した。カラーフィルタ部２００およびカラーフィルタ部１２００を変位させる変位部は、圧電効果以外の、電歪効果や磁歪効果等の効果を利用して実現されてよい。カラーフィルタ部２００およびカラーフィルタ部１２００を変位させる変位部は、圧電効果、電歪効果、磁歪効果を利用したものに限られず、任意の変位部材を用いて実現されてよい。

図１２は、カラーフィルタ部２００の変形例としてのカラーフィルタ部２２００を模式的に示す正面図である。カラーフィルタ部２２００は、カラーフィルタの配列が異なる点で、カラーフィルタ部２００と相違する。マイクロレンズ部および光電変換素子部は、カラーフィルタ部１２００に対応する位置にマイクロレンズおよび光電変換素子が配置されている点を除いて、マイクロレンズ部３００および光電変換素子部１００の構成と略同一である。

カラーフィルタ部１２００においては、奇数行のカラーフィルタ列に対して偶数行のカラーフィルタが１／２ピッチづつｘ軸方向にずらして配置されている。偶数行に配置されたカラーフィルタは、緑（Ｇ）の波長域の光を透過させる。奇数行に配置されたカラーフィルタは、赤（Ｒ）の波長域の光を透過させるカラーフィルタと、青（Ｂ）の波長域の光を透過させるカラーフィルタとが交互に配置されている。複数の奇数行で形成されるカラーフィルタを列方向にみた場合、赤（Ｒ）の波長域の光を透過させるカラーフィルタと、青（Ｂ）の波長域の光を透過させるカラーフィルタとが交互に配置されている。光電変換素子は、各カラーフィルタに対応する位置に設けられている。このように、カラーフィルタ部１２００は、いわゆるハニカム画素配列の撮像素子用のカラーフィルタである。

係る配列のカラーフィルタ部２２００を用いる場合、カラーフィルタをそれぞれある１つの光電変換素子に整合させた１つの基準位置と、カラーフィルタ部２２００を基準位置からｘ軸に沿う方向に一画素分変位させた位置と、カラーフィルタ部２２００を基準位置からｘ軸に４５°をなす方向に一画素分変位させた位置とでそれぞれ露光および読み出しをする。したがって、３回の多色露光を行うことで、画素間の補間演算をすることなく、各画素について３色の成分情報を持つ画像データを得ることができる。

以上においては、ベイヤ配列のカラーフィルタおよびハニカム画素配列用のカラーフィルタを取り上げて説明した。以上に説明したカラーフィルタ部に代えて、ベイヤ配列やハニカム画素配列以外の任意のパターンでカラーフィルタが配置されたカラーフィルタ部を適用できる。例えば、カラーフィルタ部は、ストライプ配列またはデルタ配列のカラーフィルタを有してよい。具体的には、カラーフィルタ部は、Ｒの波長域を透過させる複数のカラーフィルタが特定方向に配列された第１カラーフィルタ列と、Ｇの波長域を透過させるカラーフィルタが特定方向に配列されたカラーフィルタ列と、Ｇの波長域を透過させるカラーフィルタが特定方向に配列された第３カラーフィルタ列とを有してよい。第１カラーフィルタ列、第２カラーフィルタ列および第３カラーフィルタ列は、特定方向に直交する方向に予め定められた順で周期的に配列されていてよい。

また、各カラーフィルタが透過させる波長域は、Ｒ、ＧおよびＢに限られない。上述したように透過波長域がＲ、ＧおよびＢの波長域にある原色系のカラーフィルタに代えて、補色系のカラーフィルタを適用できる。

また、以上に説明した多色露光の動作は、静止画を撮影する場合だけでなく、動画を撮影する場合にも適用できる。動画の撮影に適用した場合において、動画を構成する複数の動画構成画像の画像データを生成するときには、複数回の多色露光で得られた画素信号から１つの動画構成画像の画像データを生成してよいし、１回の露光および読み出しで得られた画素信号から１つの動画構成画像の画像データを生成してもよい。動画構成画像は、動画におけるフレームまたはフィールドを構成する画像であってよい。

以上に説明した撮像ユニット４０によれば、カラーフィルタを光電変換素子部１００に対して変位させて光電変換素子部１００を露光することで、複数の光電変換素子１１０を複数の色の成分光で露光することができる。したがって、画素感の補間演算をしなくても、複数の画素のそれぞれが複数の色成分情報を持つ画像データを提供することができる。そのため、空間分解能を高めることができる。

また、以上に説明した撮像ユニット４０とは異なり、画像光の進行方向に沿って複数の光電変換素子装置を設けた多層式の光電変換装置を用いる場合、上層の光電変換装置で被写体光の一部が吸収されてしまうので、下層の光電変換装置では単位時間あたりに入射する光量が減少してしまう。これに対し、撮像チップ４４によれば、単位時間あたりに各光電変換素子に入射する光量の低下を抑制できる。

なお、上記の実施形態では、カラーフィルタ部が変位した状態を予め定められた時間保持して露光する。しかし、カラーフィルタを変位した状態に保持しなくても、カラーフィルタが動いている状態で露光してもよい。例えば、カラーフィルタを振動させた状態で露光してもよい。１回の露光時間内において各光電変換素子に異なる波長域の光が入射しなければ、上述した効果と同様の効果を得ることができる。

以上に説明した実施形態では、ユーザからの撮影指示に応じて画像を取得する撮像素子において多色露光を行う場合について説明した。測光センサ９３に、撮像チップ４４または撮像チップ１０４４と同様のカラーフィルタ構成を適用して、多色露光を行ってもよい。撮像ユニット４０や測光ユニット９０以外の様々な受光ユニットに、撮像チップ４４または撮像チップ１０４４と同様のカラーフィルタ構成を適用してもよい。

以上に説明した実施形態では、レンズユニット２０及びカメラボディ３０を含むカメラ１０を、撮像装置の一例として取り上げて説明した。しかし、撮像装置は、レンズユニット２０を含まなくてよい。例えば、カメラボディ３０が撮像装置の一例になり得る。また、撮像装置とは、一眼レフレックスカメラ等のレンズ交換式の撮像装置の他に、レンズ非交換式の撮像装置を含む概念である。また、カメラやビデオカメラ等の撮像装置だけでなく、撮像チップ４４または撮像チップ１０４４と同様のカラーフィルタ構成を適用した受光ユニットを備える受光装置を提供できる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ カメラ、２０ レンズユニット、２２ 光軸、２４ レンズ側マウント、２６ ボディ側マウント、３０ カメラボディ、３１ ミラーユニット、３２ メインミラー、３３ サブミラー、３８ シャッタユニット、３９ シャッタ幕、４０ 撮像ユニット、４１ 光学ユニット、４４ 撮像チップ、５１ ＭＰＵ、５２ ＡＳＩＣ、６０ ミラーボックス、６２ 基板、７０ 結像光学系、７２ 焦点検出センサ、８０ ピント板、８２ ペンタプリズム、８４ ファインダ光学系、８６ ファインダ窓、８８ 表示部、９０ 測光ユニット、９１ プリズム、９２ レンズ、９３ 測光センサ
１００ 光電変換素子部、１１０ 光電変換素子、１４０ 光電変換素子列
１６０ 基板部、１７０ 絶縁層、１８０ 配線層、１９０ パッシベーション層
２００ カラーフィルタ部、２１０ カラーフィルタ、２４０ カラーフィルタ列
２８１、２８２ 水平方向変位部、２８３、２８４ 垂直方向変位部
３００ マイクロレンズ部、３１０ マイクロレンズ、３４０ マイクロレンズ列
７００、８００、１０００ 画像データ
１０４４ 撮像チップ、１２００ カラーフィルタ部、１２１０ カラーフィルタ、１２４０ カラーフィルタ列、１２８１ 水平方向変位部、１２８２ 水平方向変位部、１３００ マイクロレンズ部、１３１０ マイクロレンズ、１３４０ マイクロレンズ列、１３５０ 第１主面、１３６０ 段差面、１３７０ 段面、１３８０ 側面、１３９０ 主面
２２００ カラーフィルタ部

Claims (10)

1. 被写体からの光のうち異なる波長域の光を透過させる複数種類のカラーフィルタが平面上に配置されたカラーフィルタ部と、
   前記複数種類のカラーフィルタを透過した波長域の光をそれぞれ受光する複数の光電変換部と、
   前記複数の光電変換部に対して前記カラーフィルタ部を相対的に前記平面方向の複数の位置に変位させる変位部と、
   前記カラーフィルタ部を前記光電変換部に対して複数の位置に変位させた状態で、それぞれ前記光電変換部で光電変換された信号を読み出す制御部と
   を備え、
   前記変位部は、前記被写体の明るさにより、変位させる前記位置の数を変化させる
   撮像ユニット。
2. 前記カラーフィルタ部には、互いに異なる少なくとも３種類の波長域の光を透過させる少なくとも３種類の前記カラーフィルタが二次元的にそれぞれ複数配置されており、
   前記変位部は前記カラーフィルタ部を少なくとも３つの前記位置に変位させる
   請求項１に記載の撮像ユニット。
3. 前記カラーフィルタ部は、複数種類の前記カラーフィルタが一方向に周期的に配列された複数のカラーフィルタ列を含み、
   前記変位部は、前記カラーフィルタ部を前記一方向に変位させる
   請求項１または２に記載の撮像ユニット。
4. 前記複数のカラーフィルタは、赤の波長域の光を透過させる第１カラーフィルタと、青の波長域の光を透過させる第２カラーフィルタと、緑の波長域の光を透過させる第３カラーフィルタとをそれぞれ複数含み、
   前記カラーフィルタ部は、前記第１カラーフィルタおよび前記第３カラーフィルタが第１方向に交互に配列された複数の第１カラーフィルタ列と、前記第２カラーフィルタおよび前記第３カラーフィルタが前記第１方向に交互に配列された複数の第２カラーフィルタ列とを含むベイヤ配列で配列され、
   前記変位部は、前記カラーフィルタ部を前記第１方向および前記第１方向に直交する第２方向に変位させ、
   前記制御部は、前記カラーフィルタ部が第１位置にある状態と、前記カラーフィルタ部が前記第１位置に対して前記第１方向に変位した第２位置にある状態と、前記カラーフィルタ部が前記第１位置に対して前記第１方向および前記第２方向に変位した第３位置にある状態と、前記カラーフィルタ部が前記第１位置に対して前記第２方向に変位した第４位置にある状態とでそれぞれ前記信号を読み出す
   請求項１または２に記載の撮像ユニット。
5. 前記複数の光電変換部に対してそれぞれ設けられた複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズ部
   をさらに備え、
   前記カラーフィルタ部は、前記マイクロレンズ部と前記光電変換部との間に設けられる
   請求項１から４のいずれか一項に記載の撮像ユニット。
6. 前記マイクロレンズ部は、前記光電変換部に対して固定した位置に設けられ、
   前記変位部は、前記カラーフィルタ部を前記マイクロレンズ部および前記光電変換部に対して相対的に変位させる
   請求項５に記載の撮像ユニット。
7. 前記変位部は、前記マイクロレンズ部と前記カラーフィルタ部とを一体的に前記光電変換部に対して相対的に変位させることにより、前記カラーフィルタ部を前記光電変換部に対して相対的に変位させる
   請求項５に記載の撮像ユニット。
8. 前記変位部は、前記マイクロレンズ部の周囲に、圧電材料で前記マイクロレンズ部と一体に形成され、圧電効果によって前記複数のカラーフィルタの配置面に沿う互いに異なる方向に伸縮する第１変位部および第２変位部を有する
   請求項７に記載の撮像ユニット。
9. 前記変位部は、被写体の動きが小さいほど、より多くの位置に前記カラーフィルタ部を変位させる
   請求項１から８のいずれか一項に記載の撮像ユニット。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の撮像ユニットを備える撮像装置。

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