(57)【要約】【課題】  歪曲補正をした場合にも、より高精度な像面位相差方式の焦点検出を行えるようにすること。【解決手段】  撮影光学系の互いに異なる瞳領域を通過した光束に基づいて、視差を有する一対の焦点検出信号を取得可能に信号を出力する撮像素子と、撮影光学系の歪曲収差に基づいて、撮像素子から出力された信号を歪曲補正する歪曲補正手段と、歪曲補正された信号の内、画像信号に、焦点検出枠を重畳して表示する表示手段と、焦点検出枠内の画像信号に対応する焦点検出信号を抽出する抽出手段と、焦点検出枠の位置を、歪曲収差に基づいて歪曲された位置に変換し、変換した位置における撮影光学系の光学特性に因る信号の強度の差を補正するための強度補正量を取得する取得手段と、抽出された焦点検出信号を、強度補正量を用いて補正する強度補正手段と、強度補正された焦点検出信号に基づいて、撮影光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段とを有する。【選択図】  図１
2020154037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系の互いに異なる瞳領域を通過した光束に基づいて、視差を有する一対の焦点検出信号を取得可能に信号を出力する撮像素子と、
前記撮影光学系の歪曲収差に基づいて、前記撮像素子から出力された信号を歪曲補正する歪曲補正手段と、
前記歪曲補正手段により補正された信号の内、画像信号に、焦点検出を行う領域を示す焦点検出枠を重畳して表示する表示手段と、
前記重畳表示された焦点検出枠内の画像信号に対応する焦点検出信号を抽出する抽出手段と、
前記焦点検出枠の位置を、前記歪曲収差に基づいて歪曲された位置に変換し、当該変換した位置における前記撮影光学系の光学特性に因る信号の強度の差を補正するための強度補正量を取得する取得手段と、
前記抽出手段により抽出された焦点検出信号を、前記強度補正量を用いて補正する強度補正手段と、
前記強度補正手段により補正された焦点検出信号に基づいて、前記撮影光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記表示手段に、予め決められた複数の位置に複数の検出枠を表示し、該複数の検出枠から、前記焦点検出枠を選択することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記焦点検出枠は、前記表示手段の任意の位置に設定可能であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記取得手段は、前記焦点検出枠の代表位置を、前記歪曲収差に基づいて歪曲された位置に変換して、変換した前記代表位置における強度補正量を取得し、
前記強度補正手段は、前記代表位置に対応する強度補正量を用いて、前記抽出された前記焦点検出信号を補正することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記取得手段は、前記焦点検出枠の複数の代表位置を、前記歪曲収差に基づいて歪曲された位置に変換して、変換した前記複数の代表位置それぞれにおける強度補正量を取得し、
前記強度補正手段は、前記複数の代表位置に対応する強度補正量を補間して得られた、各画素の位置における強度補正量を用いて、前記焦点検出枠に含まれる各画素の位置に対応する前記焦点検出信号を補正することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記取得手段は、前記焦点検出枠に含まれる各画素の位置を、前記歪曲収差に基づいて歪曲された位置に変換して、変換した前記各画素の位置における強度補正量を取得し、
前記強度補正手段は、前記各画素の位置に対応する強度補正量を用いて、前記各画素の位置に対応する前記焦点検出信号を補正することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮影光学系にコンバータレンズが装着された場合に、前記撮影光学系の歪曲収差と、前記コンバータレンズの歪曲収差とを合成する合成手段を更に有し、
前記歪曲補正手段および前記取得手段は、前記合成された歪曲収差を用いて処理を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
撮影光学系の互いに異なる瞳領域を通過した光束に基づいて、撮像素子から出力された信号から、画像信号および視差を有する一対の焦点検出信号を生成する生成工程と、
前記撮影光学系の歪曲収差に基づいて、前記画像信号および焦点検出信号を歪曲補正する歪曲補正工程と、
前記歪曲補正工程で補正された画像信号に、焦点検出を行う領域を示す焦点検出枠を重畳して表示手段に表示させる表示工程と、
前記重畳表示された焦点検出枠内の画像信号に対応する焦点検出信号を抽出する抽出工程と、
前記焦点検出枠の位置を、前記歪曲収差に基づいて歪曲された位置に変換し、当該変換した位置における前記撮影光学系の光学特性に因る信号の強度の差を補正するための強度補正量を取得する取得工程と、
前記抽出工程で抽出された焦点検出信号を、前記強度補正量を用いて補正する強度補正工程と、
前記強度補正工程で補正された焦点検出信号に基づいて、前記撮影光学系の焦点状態を検出する焦点検出工程と
を有することを特徴とする焦点検出方法。
【請求項９】
コンピュータに、請求項８に記載の焦点検出方法の各工程を実行させるためのプログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載のプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び焦点検出方法に関し、特に、撮影光学系が歪曲収差を有する場合に撮像面位相差方式の焦点検出を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、ライブビュー撮影等において、従来のコントラスト方式の焦点検出に代わり、合焦速度の高速化が可能な、所謂、撮像面位相差方式の焦点調節が実用化されている。撮像面位相差方式の焦点調節では、画像を撮影する撮像素子の少なくとも一部の画素を、撮影光学系の異なる瞳領域を通過した光束をそれぞれ受光する焦点検出画素で構成して一対の焦点検出信号を取得し、該信号間の位相差を検出することで、焦点検出を行う。
【０００３】
一方、高速な画像処理技術を生かし、撮影光学系の小型化や高変倍化を達成するために特に広角域で発生する歪曲収差による画像の歪曲に対して電気的補正を行う撮影装置が存在する。しかしながら、歪曲補正を行うことで焦点検出精度の低下を招く場合がある。特許文献１には、歪曲補正による焦点検出精度の弊害を解決するために、一対の焦点検出用のセンサからの信号出力に対して必要な光量分布の補正と基準位置ずれ量の補正を行ってから、相対的な位置関係を検出することが記載されている。これにより、焦点検出精度の低下を防止している。
【０００４】
更に、撮像面位相差方式の焦点調節を行う撮像素子では、特に撮像素子の周辺部において、光線のケラレにより一対の焦点検出信号の信号レベルが異なってしまう、という問題が生じる。これに対し、特許文献２には、像面位相差方式の焦点検出を行う撮像装置において、一対の焦点検出信号における光束のケラレを補正してから信号間の位相差を検出することで、焦点検出精度を高めることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１０５８５６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１７６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１は、光路分割を行う２次結像方式の位相差検知ＡＦユニットにおける手法であって、固定のフィールドレンズの歪曲収差を利用して広画角化した際の周辺光量の低下による焦点検出信号強度の低下を補正するものである。フィールドレンズは固定され、歪曲収差量は不変であるため、信号強度補正値は固定値として記憶しておけば良い。
【０００７】
一方、撮像面位相差方式の焦点調節では、撮像面に配置された焦点検出画素を利用して位相差を検出するため、撮影光学系で発生する歪曲収差量は、装着される撮影光学系の光学特性に依存する。更に、撮影光学系のズーム動作やフォーカス動作により歪曲収差量は変化する。
【０００８】
また、歪曲補正をした場合には、次のような課題が発生する。即ち、歪曲収差を補正した画像では、画像における画像信号の画素位置と、補正前の画素位置、すなわち、画像信号を出力した画素の撮像素子上の位置とが異なる。そのため、歪曲補正後の画像信号を、歪曲補正後の画像における画素位置に基づいて、特許文献２に示すようなケラレ補正を行った場合、正しい補正を行うことができず、焦点検出精度が低下してしまう。
【０００９】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、歪曲補正をした場合にも、より高精度な像面位相差方式の焦点検出を行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、撮影光学系の互いに異なる瞳領域を通過した光束に基づいて、視差を有する一対の焦点検出信号を取得可能に信号を出力する撮像素子と、前記撮影光学系の歪曲収差に基づいて、前記撮像素子から出力された信号を歪曲補正する歪曲補正手段と、前記歪曲補正手段により補正された信号の内、画像信号に、焦点検出を行う領域を示す焦点検出枠を重畳して表示する表示手段と、前記重畳表示された焦点検出枠内の画像信号に対応する焦点検出信号を抽出する抽出手段と、前記焦点検出枠の位置を、前記歪曲収差に基づいて歪曲された位置に変換し、当該変換した位置における前記撮影光学系の光学特性に因る信号の強度の差を補正するための強度補正量を取得する取得手段と、前記抽出手段により抽出された焦点検出信号を、前記強度補正量を用いて補正する強度補正手段と、前記強度補正手段により補正された焦点検出信号に基づいて、前記撮影光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段とを有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、歪曲補正をした場合にも、より高精度に像面位相差方式の焦点検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態における撮像装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】実施形態における画素配列の一例を示す概略図。
【図３】実施形態における各画素を２分割した焦点検出用画素の配列の一例を示す概略図。
【図４】実施形態における各画素を４分割した焦点検出用画素の配列の一例を示す概略図。
【図５】実施形態におけるマスクを利用した焦点検出用画素の配列の一例を示す概略図。
【図６】デフォーカス量と像ずれ量の関係を説明するための図。
【図７】（ａ）は、撮影光学系で非対称な光線ケラレが発生していない状態での射出瞳位置における軸外光束の瞳形状と像ずれ量との関係を示した図、（ｂ）は、撮影光学系の上光線の光線ケラレが大きい状態での射出瞳位置における軸外光束の瞳形状と像ずれ量との関係を示した図、（ｃ）は、撮影光学系の下光線の光線ケラレが大きい状態での射出瞳位置における軸外光束の瞳形状と像ずれ量との関係を示した図。
【図８】本実施形態における撮像素子中心からの距離に対する、一対の争点検出画素が受光する光量比情報を示すグラフ及び表を示す図。
【図９】本実施形態における焦点検出枠の一例を示す図。
【図１０】本実施形態における焦点検出枠と、歪曲補正処理前の被写体像との位置関係の一例を示す図。
【図１１】本実施形態における焦点検出枠と、歪曲補正処理後の被写体像との位置関係の一例を示す図。
【図１２】本実施形態における撮像素子中心からの距離に対する、撮影光学系の歪曲収差情報を示すグラフ及び表を示す図。
【図１３】本実施形態における合焦処理を示すフローチャート。
【図１４】変形例における撮像装置の概略構成を示すブロック図。
【図１５】変形例における歪曲補正情報を取得する処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
【００１４】
●撮像装置の構成
図１は、本第１の実施形態に係る撮像装置１００の概略構成を示すブロック図である。なお、構成を分かり易く示すために、図１において、本発明と直接関わりが浅い構成に関しては省略している。
【００１５】
図１において、撮影光学ユニット１０１には、光軸方向に移動することで変倍作用を有する変倍レンズ群１０２、絞り１０３、光軸方向に移動することで結像位置を変化させるフォーカスレンズ群１０４が配置される。
【００１６】
絞り１０３は、不図示の測光手段による測光結果に基づいて適切な露光を行うように、その絞り径が駆動される。焦点距離検出部１２２は、変倍レンズ群１０２の位置を検出して現在の変倍状態から撮影光学系の焦点距離情報を取得する。また物体距離取得部１２１は、フォーカスレンズ群１０４の位置を検出して撮影光学系が焦点を合わせる被写体の物体距離情報を取得する。なお、撮影光学ユニット１０１は交換可能であっても良い。
【００１７】
また、撮像装置１００は、撮影光学ユニット１０１の変倍レンズ群１０２とフォーカスレンズ群１０４の光軸上の各位置における、歪曲収差による被写体像の歪形状情報を含む歪曲情報を格納した第１のメモリ１２５を有する。歪曲収差量は、変倍レンズ群１０２やフォーカスレンズ群１０４の光軸上の位置に応じて変化する。そのため、これらのレンズ群の位置情報を参照して必要情報を取得する必要がある。
【００１８】
本実施形態では、変倍レンズ群１０２とフォーカスレンズ群１０４の位置情報を光学情報取得部１２３が取得し、これらの情報から得られる、撮影光学系の焦点距離情報と物体距離情報を歪曲補正情報取得部１２４に伝達する。歪曲補正情報取得部１２４は、伝達された焦点距離情報と物体距離情報を用いて、第１のメモリ１２５に予め記憶された歪曲情報から、現在の撮影光学系の歪曲収差量による被写体像の歪曲を補正するために必要な情報を取得する。
【００１９】
一方、撮影光学ユニット１０１を介して入射する被写体像は、撮像素子１０５上に結像される。なお、詳細な構成は後述するが、撮像素子１０５は複数の画素を含み、その中の少なくとも一部の画素が、位相差式の焦点検出が可能な焦点検出信号を出力する焦点検出画素により構成されている。
【００２０】
撮像素子１０５が被写体像を受光すると、各画素が光電変換を行って電気信号を出力する。撮像部１０６は、撮像素子１０５により光電変換された電気信号を受けて各種の画像処理を施して、画像信号抽出部１０７に出力する。画像信号抽出部１０７は、撮像部１０６から出力された信号を整形し、不要信号を排除して、画像信号及び焦点検出信号を生成する。
【００２１】
歪曲補正部１０８は、上述した歪曲補正情報取得部１２４から歪曲を補正するための座標変更情報を受け取って、それに則した画像変形処理を行って、画像信号及び焦点検出信号の歪曲を補正する。歪曲補正された画像信号は、記録部１０９による記録に用いられる。
【００２２】
また、歪曲補正された画像信号は表示制御部１１０へ送られ、表示装置１１１の画像表示範囲に対して後述するように予め規定されている複数の焦点検出領域を示す枠（焦点検出枠）のデータと合成される。このようにして得られた、画像信号に焦点検出枠を重畳した合成画像信号は、表示装置１１１において表示される。
【００２３】
焦点検出位置取得部１１２は、表示された焦点検出枠の内、焦点検出を行う焦点検出枠の位置を取得する。例えば、顔検出などの機能を設け、撮像装置１００が自動的に選択するようにしても良いし、撮影者が不図示の操作部から選択するようにしても良い。その場合、例えば、表示装置１１１をタッチパネル方式のものにして、撮影者が所望の焦点検出領域をタッチすることにより指定するようにしても良い。
【００２４】
詳細は後で説明するが、この検出された焦点検出枠の位置は、画像に歪曲補正がされていない状態では補正する必要は無いが、画像に歪曲補正が行われている場合には位置情報の補正が必要となる。焦点検出位置補正部１１３は、歪曲補正情報取得部１２４からの歪曲補正情報を取得して、必要が有れば焦点検出枠の位置情報を補正する。
【００２５】
焦点検出信号抽出部１１４は、焦点検出位置取得部１１２により取得された焦点検出枠の位置情報に基づいて、歪曲補正された焦点検出信号のうち、焦点検出枠内の焦点検出信号を抽出して、強度補正部１１７に送る。
【００２６】
強度補正情報取得部１１５は、焦点検出位置補正部１１３から、必要に応じて補正された焦点検出枠の位置情報を取得すると共に、光学情報取得部１２３から、絞り値、焦点距離、被写体距離等の撮影光学系の情報を取得する。そして、強度補正情報取得部１１５は、焦点検出枠の位置情報及び取得した撮影光学系の情報に基づいて、第２のメモリ１１６に記憶されている強度補正情報から、焦点検出信号の強度の補正を行うための強度補正量を取得する。ここで取得される強度補正量は、撮影光学系によるケラレ（光学特性）の影響を補正するためのものである。
【００２７】
強度補正部１１７では、強度補正情報取得部１１５により取得された強度補正量を用いて、焦点検出信号の信号強度を補正し、補正した焦点検出信号を相関演算部１１８に出力する。
【００２８】
そして、相関演算部１１８は、信号強度が補正された一対の焦点検出信号を用いて相関演算を行い、得られた相関量（像ずれ量）に基づいて、撮影光学系の焦点状態を表すデフォーカス量を算出する。フォーカス駆動量決定部１１９は、このデフォーカス量から合焦状態とするためのフォーカス駆動量を算出し、フォーカス駆動部１２０が算出されたフォーカス駆動量分、フォーカスレンズ群１０４を駆動することにより、被写体に合焦させる。
【００２９】
●撮像素子の構成
図２は、本実施形態における撮像素子１０５の画素配列の概略を示す図であり、撮像素子１０５として用いられる２次元ＣＭＯＳセンサの画素配列を、撮像画素の４列×４行の範囲で（焦点検出画素の配列としては８列×４行の範囲）で示したものである。
【００３０】
本実施形態において、画素群２００は２列×２行の画素からなり、ベイヤー配列のカラーフィルタにより覆われているものとする。そして、各画素群２００において、Ｒ（赤）の分光感度を有する画素２００Ｒが左上の位置に、Ｇ（緑）の分光感度を有する画素２００Ｇが右上と左下の位置に、Ｂ（青）の分光感度を有する画素２００Ｂが右下の位置に配置されている。さらに、本実施形態の撮像素子１０５は、撮像面位相差方式の焦点検出を行うために、各画素は、１つのマイクロレンズ２１５に対し、複数のフォトダイオード（光電変換部）を有している。本実施形態では、各画素、２列×１行に配列された２つのフォトダイオード２１１，２１２により構成されているものとする。
【００３１】
撮像素子１０５は、図２に示す２列×２行の画素（４列×２行のフォトダイオード）からなる画素群２００を撮像面上に多数配置することで、撮像信号及び焦点検出信号の取得を可能としている。
【００３２】
このような構成を有する各画素では、異なる瞳領域を通過した光束をマイクロレンズ２１５で分離し、フォトダイオード２１１，２１２（第１及び第２の焦点検出画素）に結像する。そして、２つのフォトダイオード２１１，２１２からの信号を加算した信号（Ａ＋Ｂ信号）を撮像信号、個々のフォトダイオード２１１，２１２からそれぞれ読み出した２つの信号（Ａ信号、Ｂ信号）を焦点検出信号対として用いる。なお、撮像信号と焦点検出信号とをそれぞれ読み出してもよいが、処理負荷を考慮して、次のようにしてもよい。即ち、撮像信号（Ａ＋Ｂ信号）と、フォトダイオード２１１，２１２のいずれか一方の焦点検出信号（例えばＡ信号）とを読み出し、差分を取ることで、視差を有するもう一方の焦点検出信号（例えばＢ信号）を取得する。
【００３３】
そして、複数の画素から出力された複数のＡ信号と複数のＢ信号をそれぞれ集めることで、撮像面位相差検出方式によるＡＦ（以下、「撮像面位相差ＡＦ」という。）に用いられる一対の像信号（Ａ像信号、Ｂ像信号）を得る。そして、該一対の像信号の相対位置をずらしながら重ね合わせ、各ずらし位置において、例えば、波形の差異部分の面積量（相関量）を求める相関演算を行う。この相関量がもっとも小さくなるずらし位置、即ち、最も相関が取れているずれ量である位相差（以下、「像ずれ量」という。）を求め、さらに算出した像ずれ量から撮影光学系のデフォーカス量及びデフォーカス方向を算出する。
【００３４】
このような構造の撮像素子１０５を用いることで、撮影光学系を介した被写体像の一部を焦点検出専用の光学系に分離する必要が生じない。また、リアルタイムに撮像素子１０５が受光して、被写体像を観察することのできるライブビュー撮影が行えると共に、被写体光線の分割機構無しに、位相差式の焦点検出が可能となっている。
【００３５】
（他の構成例）
なお、上述した例では、瞳領域が水平方向に２つに瞳分割されている例を示しているが、必要に応じて、垂直方向に瞳分割を行っても良い。
【００３６】
図３は、撮像素子１０５の別の画素配列の一例を示したものであり、ｘ方向に分割された第１の画素３００と、ｙ方向に分割された第２の画素３０１を、交互に市松模様に配置した場合を示している。各画素の構成は、分割方向が異なる以外は、上述した図２に示す画素と同様である。
【００３７】
図３に示す画素配列は、以下の特徴を有している。すなわち、ｘ方向に並ぶ第１の画素３００の第１焦点検出画素３０２の受光信号を集めて生成した第１焦点検出信号と、第２焦点検出画素３０３の受光信号を集めて生成した第２焦点検出信号は、ｙ方向の縦縞パターンの被写体の検出に適している。同様に、ｙ方向に並ぶ第２の画素３０１の第３焦点検出画素３０４の受光信号を集めて生成した第３焦点検出信号と、第４焦点検出画素３０５の受光信号を集めて生成した第４焦点検出信号は、ｘ方向の縦縞パターンの被写体の検出に適している。
【００３８】
図４は、撮像素子１０５の更に別の画素配列の一例を示したものであり、各画素４００が、１つのマイクロレンズに対して４つの第１〜第４焦点検出画素４０１〜４０４を配した構成を有する。このような構成では、第１焦点検出画素４０１と第３焦点検出画素４０３、第２焦点検出画素４０２と第４焦点検出画素４０４の受光信号をそれぞれ画素内で加算して読み出すことで、図３の第１の画素３００と同様の信号を得ることができる。また、第１焦点検出画素４０１と第２焦点検出画素４０２、第３焦点検出画素４０３と第４焦点検出画素４０４の受光信号をそれぞれ画素内で加算して読み出すことで、図３の第２の画素３０１と同様の焦点検出信号を得ることができる。なお、画像信号として用いる際には、第１〜第４焦点検出画素４０１〜４０４の信号を加算すれば良い。なお、図３に示す構成を有する撮像素子１０５と同様に、第１〜第４焦点検出画素４０１〜４０４の一部の信号と、第１〜第４焦点検出画素４０１〜４０４を加算した信号を読み出し、差分することで、一対の信号と撮影画像用の信号を得るようにしても良い。
【００３９】
また、加算の組み合わせは、画素毎に変更することができるため、図２に示す配列と等価な画素配列としたり、千鳥配列的に互い違いに加算の組み合わせを変えることで、図３で示す配列と等価な画素配列とすることもできる。
【００４０】
さらに、加算の組み合わせは、撮影状態に応じて時系列的に、全画素において変更しても良い。その場合、同パターン方向の被写体を焦点検出する焦点検出画素が密な状態になるため、焦点検出画素が疎な場合に生ずる、細い線分を有する被写体が合焦近傍において焦点検出できなくなる問題を回避することができる。
【００４１】
また、図２に示す撮像素子１０５は、それぞれの撮像画素が２つのフォトダイオード２１１，２１２から構成されているが、本発明はこれに限るものではない。必要に応じて、撮影光学系の全瞳領域を通過した光束を受光する撮像画素と、２つのフォトダイオード２１１，２１２を有する画素を個別の画素構成としてもよい。その場合、撮像画素による配列の一部に、２つのフォトダイオード２１１，２１２を有する画素を配置する構成としても良い。
【００４２】
図５は、撮像素子１０５の画素配列の更に別の一例を示したものである。図５において、５００は、撮像画像を形成するための撮像画素であり、５０１〜５０４は画素内に、例えば特開２００９−２４４８６２号公報に記された公開技術等を利用して遮光構造が配された焦点検出画素である。第１焦点検出画素５０１と第２焦点検出画素５０２は対を成し、撮像面位相差方式の焦点検出に用いる焦点検出信号対を出力する。この焦点検出信号対は、ｙ方向の縦縞パターンの被写体のピント位置を検出するのに適している。同様に、第３焦点検出画素５０３と第４焦点検出画素５０４は対を成し、撮像面位相差方式の焦点検出に用いる焦点検出信号対を出力する。この焦点検出信号対は、ｘ方向の横縞パターンの被写体のピント位置を検出するのに適している。
【００４３】
なお、撮像素子１０５の構成は、上述した構成に限られるものでは無く、撮影光学系の互いに異なる瞳領域を通過した被写体光に基づいて、視差を有する焦点検出信号対を取得可能に信号を出力する焦点検出画素を含む構成であれば良い。
【００４４】
●デフォーカス量
図２〜図５を参照して説明した焦点検出画素から得られる焦点検出信号対からデフォーカス量を算出するにあたっては、瞳位置における像ずれ量から、対を為す焦点検出画素の瞳分離幅を基線長情報として、撮像装置１００に記憶しておく必要がある。
【００４５】
このとき、合焦状態では瞳位置の像ずれ量は基線長とほぼ一致している。一方、合焦から外れた状態においては、像ずれ量はデフォーカス量にほぼ比例した変化を生ずる。従って、デフォーカス量は、像ずれ量から基線長を除算することで求めることができる。
【００４６】
図６を参照して、デフォーカス量と像ずれ量との関係について説明する。図６において、Ｐは撮影光学系の射出瞳位置を示したものである。Ａ、Ｂ、Ｃは焦点位置を示し、Ｂが撮像素子１０５の位置とする。Ａはいわゆる前ピン状態の焦点位置であり、その時のデフォーカス量はＤＥＦ１（マイナス値）とする。Ｃはいわゆる後ピン状態の焦点位置であり、その時のデフォーカス量はＤＥＦ２（プラス値）とする。また、射出瞳位置Ｐから合焦位置であるＢからの射出瞳距離は、ＰＯで示している。
【００４７】
ＺＡは、前ピン状態において、焦点検出信号対から得られる一対の像信号の位相差情報から、相関を得る際に必要とする像ずれ量を示している。ＺＢ（＝０）は、合焦状態であり、一対の像信号の波形が重なり像ずれが起きていない状態を示している。ＺＣは、後ピン状態において、像ずれ量ＺＡに対して一対の像信号の位置が入れ替わった状態を示している。
【００４８】
また、Ｒ１及びＲ２は、焦点検出画素から撮影光学系の射出瞳位置Ｐの平面に、焦点検出画素対における、受光角度に対する信号強度特性を逆投影したものである。そしてＲ１，Ｒ２それぞれの信号強度分布からの重心位置をそれぞれ求め、その重心の隔たり量を基線長Ｌとする。
【００４９】
ここで基線長Ｌは、撮影光学系の絞り値情報及び射出瞳距離ＰＯによって射出瞳径が変化するために撮影光学系の絞り値情報と射出瞳距離ＰＯによって決定される。
【００５０】
以上をまとめると、基線長Ｌと射出瞳距離ＰＯ、及び、像ずれ量ＺＡ、ＺＣは、
Ｌ：ＰＯ＝ＺＡ：ＤＥＦ１
Ｌ：ＰＯ＝ＺＣ：ＤＥＦ２
の関係があるためデフォーカス量は、
ＤＥＦ１＝ＺＡ・ＰＯ／Ｌ
ＤＥＦ２＝ＺＣ・ＰＯ／Ｌ      …（１）
により求めることができる。
【００５１】
基線長Ｌは、撮像素子１０５の焦点検出画素の受光角による信号出力特性を用いることで算出することができる。具体的には、予め任意の絞り値情報で得られる円形開口と射出瞳距離ＰＯを設定した仮想的な撮影光学系を用いて、射出瞳位置Ｐの平面において対となる分離領域それぞれの重心位置を求め、２つの重心位置の隔たり量Ｌを基線長として取得する。
【００５２】
このように、基線長Ｌは、撮像素子１０５の焦点検出画素の受光角に対する出力信号の強度が既知ならば、予め、撮影光学系の絞り値情報と射出瞳距離ＰＯの値に対する基線長Ｌの関係を、近似式の係数や２次元配列的な形式で保持することができる。そして、このようにして得られた基線長Ｌの情報を撮像装置１００内に記憶し、上述したような像ずれ量からデフォーカス量を算出して合焦を行う。
【００５３】
●光線ケラレ及び焦点検出信号の強度補正
周辺座標の焦点検出処理を行うにあたり、撮像面に結像する光束は座標が高くなるにつれ撮影光学系の有限なレンズ外径に起因する、より大きな光線ケラレが発生する。そのため、同じデフォーカス量でありながら、光線ケラレ状態が異なると重心位置が変化して像ずれ量が異なってしまう。そのため、式（１）に記憶された一定の基線長情報を使用すると、正確なデフォーカス量の算出ができなくなってしまう。
【００５４】
以下、光線ケラレについて図７を参照して詳しく説明する。図７は、撮影光学系の光線ケラレ状態による絞り位置での軸外光線の瞳形状と像ずれ量との関係を説明するものである。
【００５５】
上述した光線ケラレは、撮影光学系を構成するレンズや遮光部材の有効径とその配置状態によって様々な状態になり得る。理想的には、撮影光学系の絞り位置（射出瞳距離）にて、光軸から座標変化方向と直交する放射状方向に対称となるような瞳形状となっていることが望ましく、そのような瞳形状であれば焦点検出信号の像ずれ位置は撮影光軸に対して対称な位置変化となる。その場合、周辺座標における基線長は、光線ケラレが生じた場合においても、光線ケラレによって見かけ上、絞り値が変化した円形形状の開口とほぼ等価な関係として基線長の補正処理が容易となる。
【００５６】
しかし、光線ケラレの形状が非対称になると、像ずれ量の変化を補正することが困難となってくる。偏った光線ケラレ状態は、例として、撮影光学系のレンズ外形の小型化のために軸外光線が遮光されて生じたものや、撮影光学系のコマ収差が大きく発生する光線を遮光したために生じるものである。また、複数レンズ群を可動とするズーム撮影光学系に於いては、全てのズーム域で理想的な光線ケラレ状態に設定することが困難になってくる。
【００５７】
なお、以下の光線ケラレの説明において、説明を分かり易くするため、上下方向の光学断面図を用いるが、実際には相関方向の光学断面図として考えることとする。例えば、図２のフォトダイオード２１１と２１２、図３の第１焦点検出画素３０２と第２焦点検出画素３０３、図５の第１焦点検出画素５０１と第２焦点検出画素５０２を用いて相関を行う場合には、光学断面は左右の水平方向として考える。また、図３の第３焦点検出画素３０４と第４焦点検出画素３０５、図５の第３焦点検出画素５０３と第４焦点検出画素５０４を用いて相関を行う場合には、光学断面は上下の垂直方向として考える。
【００５８】
次に、撮像素子１０５の周辺領域へ射出する光束の光線ケラレ状態が非対称に偏った状態の例について説明する。ここでは、分割された瞳領域において各焦点検出画素の受光強度の重心位置間の距離変化が、像ずれ量の変化に相当するものとする。
【００５９】
図７の左列は、撮影光学系の光路図を示している。Ｐｏは、結像面ＩＰから射出瞳面までの距離を示したものである。ＵＲは、図における光線束の上側の光線（以下、「上光線」と呼ぶ。）、ＢＲは光線束の下側の光線（以下、「下光線」と呼ぶ。）、ＰＲは主光線で、上光線ＵＲと下光線ＢＲの成す角度を２分する角度で結像面ＩＰに射出する光線である。
【００６０】
図７の中央列は、撮影光学系の瞳位置（絞り位置）における軸外光線の通過範囲ＨＧＴを示している。斜線部ＰＵは、図７の撮影光学系の瞳位置（絞り位置）にて、座標ＨＧＴに結像する光束の瞳形状を表している。瞳領域Ｓ１、Ｓ２は、同様に撮影光学系の瞳位置において、位相差検知を行うための対となる焦点検出画素が受光し得る光線束の範囲（焦点検出画素の瞳範囲）を示したものである。
【００６１】
そして図７の右列の一対の像信号Ｒ１，Ｒ２は、焦点検出信号対のＡ像信号及びＢ像信号に相当し、瞳位置で一対の分割された瞳領域Ｓ１、Ｓ２を通過した光線が焦点検出画素に入射して得られる像信号の強度波形を示している。水平方向Ｘは、図７の左列の図における上下方向に対応している。また、Ｌは、一対の像信号Ｒ１，Ｒ２の像ずれ量を示している。
【００６２】
図７（ａ）は、Ｘ方向の光線ケラレが対称な状態における光線束の瞳形状とそれに伴う像ずれ量Ｌを示したものである。この場合、一対の像信号Ｒ１，Ｒ２はほぼ相似な形状となり、それぞれの像ずれ位置も瞳中心位置から等しい距離となっている。そのため、正確な相関演算を行うことが可能となり、破線Ｆで示したような疑似的な絞り値で定義される瞳径と同等な基線長情報を使用して正確なデフォーカス情報を得ることができる。
【００６３】
図７（ｂ）は、束の上線がより大きくケラレを生じた状態での一対の像信号Ｒ１，Ｒ２と像ずれ量の変化を示したものである。図７（ａ）の瞳領域Ｓ１に対して、瞳領域Ｓ２でより光線ケラレが大きく発生しているため、瞳領域Ｓ２に対応する像信号Ｒ２の像ずれ量のＸ方向の幅は、瞳中心位置方向に短くなっている。そのため、像信号Ｒ２の瞳中心からの重心位置は、像信号Ｒ１の重心位置よりも短くなり、図７（ｂ）の像ずれ量Ｌは同じデフォーカス状態であっても、図７（ａ）の像ずれ量Ｌに対して小さいものとなってしまう。
【００６４】
また、図７（ｃ）は、光束の下線がより大きくケラレた状態での一対の像信号Ｒ１，Ｒ２と像ずれ量の変化を示したものである。図７（ｂ）とは反対に、像信号Ｒ１が像信号Ｒ２よりも光線ケラレの影響で小さくなる。その結果、図７（ｂ）とは逆に、像信号Ｒ１の瞳中心からの重心位置は、像信号Ｒ２の重心位置よりも短くなり、同じデフォーカス状態であっても、図７（ａ）の像ずれ量Ｌより小さいものとなってしまう。
【００６５】
以上説明したように一対の像信号の信号強度が偏ってしまうと、検出されるデフォーカス量が誤ったものになってしまう。このため、一対の像信号に対して、図７（ｂ）及び（ｃ）の一対の像信号Ｒ１，Ｒ２信号が、図７（ａ）の像信号Ｒ１，Ｒ２と同等な信号形状になるような信号強度補正を行う必要がある。
【００６６】
撮影光学系の光線ケラレ状態は結像位置によって変化を生じるものであるため、信号強度補正を正確に行うためには、補正を行う焦点検出画素の位置情報を正確に得る必要がある。
【００６７】
ここで、図７（ａ）及び（ｂ）で示したように、撮像素子１０５の中心位置からの像高変化に対して、非対称な光線ケラレが発生して一対の焦点検出画素の信号強度が偏ってくる状態を想定する。
【００６８】
図８のグラフは、撮像素子１０５の中心からの距離に対する一対の焦点検出画素の信号強度比の一例を、光線ケラレによる焦点検出画素への光量比と等価なものとして示したものであり、横軸は、撮像素子１０５の中心からの距離を示す。なお、以下の説明においては、焦点検出画素対から、撮像素子１０５の水平方向に走査して得られる一対の像信号を用いて位相差を検出するものとする。従って、横軸が示す距離は、撮像素子１０５の中心から相関方向（ここでは水平方向）への距離とする。
【００６９】
また、図８において、縦軸は、撮像素子１０５の中心において焦点検出画素が受光する光量の割合を１（１００％）とした場合に、各距離において焦点検出画素が受光する光量の割合である光量比を示す。ＶＡ，ＶＢは、撮像素子１０５の中心からの各距離における焦点検出画素対（以下、「Ａ画素、Ｂ画素」と呼ぶ。）が受光するそれぞれの光量比を示している。このグラフは、非対称な光学ケラレが発生した例として、Ａ画素に対して、Ｂ画素が受光する光量が少ない状態のものを示している。
【００７０】
なお、ここで相関方向への距離に対する光量比についてのみ論じるのは、光学ケラレによるＡ画素、Ｂ画素の光量変化関係が、相関方向の距離に対して最大となるからである。従って、画面対角方向の被写体位置に関しては、その方向の距離に対してＡ画素、Ｂ画素の光量変化関係の情報を用いても良いが、図８のグラフに示す関係を用いて、相関方向に対する座標を参照した光量変化を配慮すれば良い。
【００７１】
以下、撮像素子１０５の中心からの相関方向への距離に対するＡ画素、Ｂ画素の光量比（信号強度比）を取得する方法について説明する。
【００７２】
先ず、図８（ａ）に示す撮像素子１０５中心からの距離Ｋ０における、焦点検出画素の光量比ＶＡ及びＶＢを導き出すような多項式近似を行う。図８（ｃ）に示す表のＣ０〜Ｃ４は、最小二乗法により得られた近似係数であり、近似係数Ａは光量比ＶＡ、近似係数Ｂは光量比ＶＢを導き出すための近似係数である。ここで、
ＶＡまたはＶＢ＝Ｃ０＋Ｃ１・Ｋ０＋Ｃ２・Ｋ０2＋Ｃ３・Ｋ０3＋Ｃ４・Ｋ０4
…（２）
となり、撮像素子１０５の中心からの距離Ｋ０から、式（２）を用いて、Ａ画素、Ｂ画素の信号強度比に相当する光量比ＶＡ及びＶＢを算出することができる。
【００７３】
このように、撮像素子１０５の中心位置からの任意の距離の焦点検出領域における光量比ＶＡ、ＶＢを算出してその比率を求める。例えば図８のようにＢ画素の光量（信号強度）がＡ画素よりも小さい場合に於いては、簡易的に補正値Ｈ＝ＶＡ/ＶＢとして、Ｂ画素の焦点検出信号に対して補正値Ｈを掛け合わせるようにすれば良い。
【００７４】
なお、図８（ｂ）の表は、例としてグラフの曲線を構成する数値を挙げたものであり、図８（ｃ）の表は、上記の方法にて得られた近似係数値を記している。
【００７５】
［歪曲補正による画像信号と焦点検出枠との相対位置変化］
図９は、本実施形態における焦点検出枠の一例を示す図であり、ＦＰ１〜ＦＰ２５は、焦点検出領域ＡＦＦにおける各焦点検出枠の中心位置を示したものである。右上端の焦点検出枠を一例に取ると、表示範囲ＩＭＡの中心に対して、ＹＡは焦点検出枠の左端位置のＦＰ５Ａまでの距離、Ｙは焦点検出枠の中心位置ＦＰ５までの距離、ＹＢは焦点検出枠の右端位置ＦＰ５Ｂまでの距離を示している。
【００７６】
図１０は、撮影光学系の歪曲収差の影響により、矩形の撮影領域が被写体画像ＩＭＦに示す様に樽形に変形する場合に、表示範囲ＩＭＡに対し、被写体像が歪んで撮影されている状態を示している。図１０において、一例として、Ｐ１は人物の顔の中心位置を示し、被写体像に、図９に示す焦点検出枠を重畳表示している状態を示す。焦点検出領域ＡＦＦを分割した各焦点検出枠の座標は、焦点検出枠の表示範囲の座標を基準にして固定されている。
【００７７】
図１１は、表示範囲ＩＭＡと同じ形状となるように歪曲補正を施した被写体画像ＩＭＦに、形状が規定されている焦点検出枠を重畳表示した画像である。図１１中のΔＰＸとΔＰＹは、人物位置が歪曲補正により変形して拡大されたことにより、表示範囲ＩＭＡで定義される座標上の移動量を示したものである。ここでは、表示範囲ＩＭＡ内における歪曲補正前の顔の中心位置Ｐ１が、位置Ｐ２へ移動した場合のＸ座標とＹ座標の移動量をそれぞれΔＰＸとΔＰＹとする。
【００７８】
信号強度補正は、上述したように、像信号に対して行われるものであり、補正値は撮像画素の位置座標に従って取得すべきものである。しかしながら、焦点検出領域を撮像画素単位で指定すると、非常に細かすぎて扱いにくくなってしまう。そこで撮影者や撮影装置が焦点検出領域を指定する際には、一定の画素範囲を１グループとした焦点検出枠を表示して、焦点検出位置を指定することが一般化している。また、焦点検出枠は、表示画面範囲に対して規定の位置に設定されるようになっている。通常、焦点検出枠の座標と撮像画素の座標は互いに一対一対で対応するように定義されているため、焦点検出を行う焦点検出枠を指定すると、撮像素子１０５上で焦点検出に用いる画素のアドレスが指定されることになる。
【００７９】
しかしながら、上述したように被写体画像に歪曲補正を行うと、画像における画素の座標が変化するため、規定されている焦点検出枠の座標に対応する撮像素子１０５の画素から得られる画像が、焦点検出枠に表示されている画像と異なるものになってしまう。
【００８０】
図１１の例に示す様に、撮像素子１０５上の顔の中心Ｐ１から移動量ΔＰＸ，ΔＰＹだけずれた位置Ｐ２の座標の強度補正情報を取得すると、正確な強度補正情報を得ることができないため、正確な強度補正が行えなくなる。そして、この誤った強度補正が行われた焦点検出信号を用いて相関演算処理を行うと、正確な像ずれ量を取得することができなくなり、精度の高い合焦状態を得ることが難しくなってしまう。
【００８１】
このように、焦点検出信号の強度補正を正確に行うためには、補正を行う信号を出力した画素の位置（画素座標または画素アドレス）を正確に取得する必要がある。
【００８２】
そこで、本実施形態では、歪曲情報を用いて、画像を歪曲補正することにより変化した画素の位置分、焦点検出枠の位置をずらすことにより、焦点検出枠に含まれる歪曲補正された画像信号を出力した画素の座標情報（アドレス情報）を取得する。なお、撮像素子１０５の中心位置における画素を座標原点として、右方向を正のＸ座標、上方向を正のＹ座標とする。
【００８３】
図１２（ａ）は、撮影光学系の歪曲収差量の一例を示したグラフである。ここでは撮像素子１０５における中心位置からの距離Ｋ０に対して発生する歪曲収差量Ｗを示している。なお、ここでの歪曲収差量は歪率を示したものであり、撮像素子１０５の中心位置に対応する画像の画素位置における歪曲収差量を１として、パーセント単位で表している。
【００８４】
また、図１２（ｂ）の表におけるＫ１は、歪曲収差が無い状態での位置Ｋ０に対し、歪曲収差量Ｗで変形されることにより移動した位置を示している。この関係は、
Ｋ１＝Ｗ・Ｋ０／１００＋Ｋ０      …（３）
で示すことができる。このような歪曲収差を有する撮影光学系が用いられた場合、Ｋ１をＫ０に変換する処理を画像信号に対して行うことにより、歪曲した画像を歪曲補正することができる。即ち、式（３）をＫ０について解いた式（４）により、歪曲収差が無い場合のＫ０を得ることができる。
Ｋ０＝１００・Ｋ１／（Ｗ＋１００）      …（４）
【００８５】
逆に、撮影光学系の歪曲収差量Ｗが既知であれば、歪曲補正後の中心からの距離Ｋ０を、歪曲補正前の距離Ｋ１とするような位置変換を、上述した式（３）によって行うことができる。なお、式（３）を用いて、中心からの距離Ｋ０に対する移動後の距離Ｋ１に変換した情報を、事前に計算しておいて記憶しておくようにしても良い。
【００８６】
また、上記説明では撮像素子１０５の中心位置からの距離情報を用いたものであるが、一般には信号処理は撮像素子上の画素の配列に則して２次元方向に処理を行うものである。そのため実質上は撮像素子１０５の水平・垂直方向の画素の座標値を用いることが望ましい。また、上述した式（３）では、任意の距離Ｋ０における歪曲収差量Ｗが分かっている場合には用いることができるが、図１２（ａ）に示すように、歪曲収差量Ｗは距離によって変わるため、距離に対応するＷを取得しなければならない。
【００８７】
そこで、距離Ｋ０に対して、図１２（ａ）の歪曲収差量ＷによりＫ１を導き出すような多項式近似を行う。図１２（ｃ）の表のＣ０〜Ｃ４は最小二乗法により得られた係数であり、以下の式（４）にてＫ０からＫ１が求められる。
Ｋ１＝Ｃ０＋Ｃ１・Ｋ０＋Ｃ２・Ｋ０2＋Ｃ３・Ｋ０3＋Ｃ４・Ｋ０4      …（４）
【００８８】
ここで、指定された焦点検出枠の座標情報を、歪曲収差量Ｗにより変換することにより、焦点検出枠に含まれる歪曲補正後の画像信号を出力した画素の撮像素子１０５上の位置を導き出す方法について説明する。
【００８９】
先ず、指定した焦点検出枠における中心位置（図９のＦＰｎ，ｎ＝１〜２５）の座標を、水平方向Ｘ０、垂直方向Ｙ０とする。この座標（Ｘ０，Ｙ０）を用いて、式（５）により撮像素子１０５の中心からの距離Ｋ０に変換する。
Ｋ０＝√（Ｘ０2＋Ｙ０2）      …（５）
【００９０】
次に、歪曲補正された位置Ｋ０を、歪曲補正前の撮像素子１０５の中心からの距離情報Ｋ１への変換を、上述した多項式近似式（４）を用いて行う。ここでＫ０とＫ０を用いて算出されたＫ１の比率関係Ｒは、式（６）により表すことができる。
Ｒ＝Ｋ１／Ｋ０      …（６）
そして得られた比率値Ｒを、最初に指定した焦点検出枠の座標値Ｘ０、Ｙ０に対して掛け合わせることで、式（７）により、
Ｘ１＝Ｘ０・Ｒ
Ｙ１＝Ｙ０・Ｒ      …（７）
歪曲補正により変化する前の画像信号に対応する座標を得ることができる。
【００９１】
次に既知である撮像素子１０５の画素ピッチ寸法Ｐ（ここでは平方画素形状とする）を用いて、得られた画素座標Ｘ１、Ｙ１にＰを除算して整数化する。
ａｄｄ_Ｘ＝ｉｎｔ（Ｘ１／Ｐ）
ａｄｄ_Ｙ＝ｉｎｔ（Ｙ１／Ｐ）      …（８）
以上の計算処理を行うことで、焦点検出枠の座標値Ｘ０、Ｙ０を指定すると、撮像の中心画素を原点とした水平画素アドレス値ａｄｄ_Ｘと垂直画素アドレス値ａｄｄ_Ｙを得ることができる。
【００９２】
そして、得られた水平画素と垂直画素アドレス値を用いて取得される強度補正情報を用いて、歪曲補正後のＫ０の位置における一対の焦点検出画素の信号値の信号強度補正を行うことで、正確な補正を行うことができる。
【００９３】
なお、図１２（ｄ）〜（ｆ）の表は、上述した計算処理の流れによる各変数値を例として挙げたものである。
【００９４】
なお、ここでは画素ピッチは一つのマイクロレンズに対応している複数の光電変換部の寸法としており、縦横同一な平方形状とする。したがって、撮像素子１０５上の実寸座標が判れば、画素アドレスを求めることができる。
【００９５】
なお、処理の簡略化のために、本実施形態では焦点検出枠の中央位置を、歪曲補正量に基づいて変換した位置に基づいて強度補正量を取得し、焦点検出枠内の全ての焦点検出信号の信号強度補正に適応する。しかしながら、上述した強度補正量は、焦点検出信号を出力する個々の焦点検出画素に対してその画素アドレス値情報を用いて補正を行うことが望ましく、焦点検出枠内の各位置について上述した位置の変換を行い、強度補正量を取得しても良い。
【００９６】
また、例えば、図９に示す右上端の焦点検出枠のＦＰ５、ＦＰ５Ａ、ＦＰ５Ｂのような代表位置のみを歪曲補正量に基づいて上述した様にして変換し、各位置における強度補正量を取得する。そして、各位置の強度補正量を補間することにより、代表位置間の画素位置の焦点検出信号に対する強度補正量を取得するようにしても良い。
【００９７】
例えば、図９のＦＰ５（画素アドレスＡ０）での代表信号補正量をＨ０、ＦＰ５Ａ（画素アドレスＡ１）での信号補正量をＨ１とした時に、画素アドレスＡ０とＡ１の間の画素アドレスＡ２の焦点検出信号に対する強度補正量Ｈは、
Ｈ＝Ｈ０＋（Ｈ０−Ｈ１）・（Ａ０−Ａ２）/（Ａ０−Ａ１）
とすれば良い。
【００９８】
このようにして強度補正量を取得することで、上述したような歪曲補正が原因となる誤った強度補正量を取得することを防止できる。従って、焦点検出画素から出力される焦点検出信号に対して正確な強度補正を行い、精度の高い像面位相差ＡＦを行うことができる。
【００９９】
●合焦処理の流れ
次に、本実施形態における撮像装置１００で焦点位置検出を行い、撮影光学系の合焦動作までの処理の流れの一例について説明する。
【０１００】
図１３は、図１で示した撮像装置１００の一例として、カメラにおける合焦処理に関するフローチャートである。ここでは、撮影光学系が焦点検出動作を開始した状態を初期状態と想定している。
【０１０１】
先ず、焦点検出動作を行うにあたり、Ｓ１００において、光学情報取得部１２３が変倍レンズ群１０２及びフォーカスレンズ群１０４の位置情報を含む光学情報を取得する。そしてＳ１０１において、光学情報取得部１２３は、Ｓ１００で得られた光学情報に基づいて、焦点距離情報と物体距離情報とを取得する。
【０１０２】
次に、Ｓ１０２において、焦点検出枠の情報を取得する。Ｓ１０３では、歪曲補正情報取得部１２４が焦点距離情報と物体距離情報に基づいて歪曲情報を取得する。
【０１０３】
Ｓ１０５では、Ｓ１０３で取得した歪曲情報に基づいて、歪曲補正部１０８において上述した式（４）により画像信号及び焦点検出信号の歪曲補正を行う。
【０１０４】
Ｓ１０６では、表示制御部１１０がＳ１０５で歪曲補正された画像に変換前の焦点検出枠の重畳処理を行って、表示装置１１１に表示する。
【０１０５】
Ｓ１０７では、Ｓ１０６で重畳された焦点検出枠のうち、焦点検出信号抽出部１１４が、焦点検出位置取得部１１２により指定された焦点検出枠内の歪曲補正された焦点検出信号を取得する。
【０１０６】
Ｓ１０８では、焦点検出位置補正部１１３が、指定された焦点検出枠の位置を、Ｓ１０３で取得した歪曲情報を用いて変換する。
【０１０７】
Ｓ１０９では、Ｓ１０８で変換された焦点検出枠の位置及びＳ１０１で得られた焦点距離情報と物体距離情報に基づいて、強度補正情報取得部１１５が、焦点検出信号のケラレを補正するための強度補正量を取得する。これにより、初期規定されている焦点検出枠に含まれる焦点検出信号を出力した画素の撮像素子１０５の位置に基づいて強度補正量を得ることができるため、正確な強度補正を行うことができる。そしてＳ１１０で、強度補正部１１７が、一対の焦点検出画素信号それぞれの強度補正処理を行う。
【０１０８】
Ｓ１１１において、相関演算部１１８において、補正された一対の焦点検出信号を用いて相関演算処理を行い、得られた像ずれ量から予め記憶されている基線長情報を用いて、Ｓ１１２においてデフォーカス量を算出する処理を行う。なお、基線長情報は上述の光学情報や、焦点検出領域等の情報に基づき決定される。
【０１０９】
Ｓ１１３では、例えば取得されたデフォーカス量の絶対値が規定の量よりも小さいと判定された場合には合焦状態であると判断して、合焦処理を終了する。なお、動画撮影時においては常に被写体距離に変動が生じるため、Ｓ１００に戻って一連の焦点検出動作を繰り返すようにすれば良い。
【０１１０】
一方、Ｓ１１３で合焦状態では無いと判断された場合には、Ｓ１１４にて、フォーカス駆動量決定部１１９が、フォーカス駆動量を算出する。そして、Ｓ１１５において、フォーカス駆動部１２０が、Ｓ１１４で算出されたフォーカス駆動量分、フォーカスレンズ群１０４を駆動し、Ｓ１１０に戻って合焦状態になるまで一連の焦点検出動作を行う。
【０１１１】
上記の通り本実施形態によれば、歪曲補正した焦点検出信号に対して正確な信号強度補正処理を行うことができるため、高精度な焦点検出を行うことが可能になる。
【０１１２】
＜変形例＞
上述した実施形態においては、歪曲特性を有する撮影光学系を前提としているが、更に撮影光学系にフロントコンバータやリアコンバータが装着されて、より大きな歪曲収差変化が生じる場合も考えられる。図１４は、本変形例における撮像装置１００の構成を示す図であり、コンバータレンズ１４０１が装着された状態を示している。
【０１１３】
以下、コンバータレンズ１４０１が装着された場合の対策例について、図１５のフローチャートを参照して説明する。なお、図１５に示す処理は、図１３のＳ１０３において行われ、それ以外の処理は図１３に示す処理と同様である。
【０１１４】
先ず、Ｓ２００において、歪曲補正情報取得部１２４は、装着されているマスターレンズである撮影光学系の歪曲情報を取得する。
【０１１５】
次に、Ｓ２０１で、光学情報取得部１２３が、コンバータレンズ１４０１の装着情報を取得する。どの様なコンバータレンズが装着されているかは、撮影者が直接撮影装置に情報を伝達する方法が一般的であるが、コンバータレンズを装着する際に電気的や機械的の伝達機能を備えることで自動的に撮影装置に装着機種の伝達を行っても良い。
【０１１６】
次に、Ｓ２０２では、歪曲補正情報取得部１２４が、コンバータレンズ１４０１の歪曲情報の取得を行う。ここで取得を行う歪曲情報は、撮像装置１００内に複数のコンバータレンズの種類に対応した歪曲情報を第１のメモリ１２５に記憶しておき、装着されたコンバータレンズ１４０１に対応する歪曲情報取得する方法が考えられる。他に、コンバータレンズ１４０１内に記憶手段を配して撮像装置１００に伝達するようにしても良い。
【０１１７】
そしてＳ２０３において、Ｓ２００で取得したマスターレンズの歪曲情報と、Ｓ２０２で取得したコンバータレンズ１４０１の歪曲情報とを用いて、光学系が結合された状態の新たな合成歪曲補正情報をＳ２０３で算出する。
【０１１８】
合成歪曲補正方法としては、例えば上述した歪曲における距離変化量Ｋ１を算出する式（５）に、コンバータレンズ１４０１の歪曲情報を加えてマスターレンズにコンバータレンズ１４０１が装着された状態での距離変化Ｋ１´を算出する。
【０１１９】
そのためにはコンバータレンズ１４０１の補正係数は、マスターレンズの歪曲補正係数と同様に、多項式の係数Ｃ０´、Ｃ１´、Ｃ２´、・・・で記憶を行い、
Ｋ１´＝（Ｃ０＋Ｃ０´）＋（Ｃ１＋Ｃ１´）・Ｋ０＋（Ｃ２＋Ｃ２´）・Ｋ０２＋（Ｃ３＋Ｃ３´）・Ｋ０３＋（Ｃ４＋Ｃ４´）・Ｋ０４      …（９）
の様にマスターレンズの補正係数にそれぞれの次数の係数を加算して演算を行うことで達成される。
【０１２０】
その後、上述した図１３のＳ１０４以降の処理を行って合焦動作を行う。
【０１２１】
このように、コンバータレンズが装着された場合であっても、歪曲補正した焦点検出信号に対して正確な信号強度補正処理を行い、高精度な焦点検出を行うことができる。
【０１２２】
なお、上述した実施形態は、位相差検知方式の焦点検出用画素を有する撮像素子と画像信号の歪曲補正を行う一眼レフカメラやコンパクトデジタルカメラの他に、ビデオカメラ等の撮影装置に応用できるものである。
【０１２３】
また、上述した実施形態では、焦点検出枠が固定である場合について説明したが、本発明はこれに限られるものでは無く、任意の位置に焦点検出領域を設定可能な場合にも適用可能である。その場合にも同様の手法により、焦点検出枠の位置を歪曲情報に基づいて変換し、変換された位置に基づいて焦点検出信号の強度補正量を求めることで、同様の効果を得ることができる。
【０１２４】
＜他の実施形態＞
また、本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【０１２５】
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
【符号の説明】
【０１２６】
１００：撮影装置、１０１：撮影光学ユニット、１０２：変倍レンズ群、１０３：絞り、１０４：フォーカスレンズ群、１０５：撮像素子、１０６：撮像部、１０７：画像信号抽出部、１０８：歪曲補正部、１１０：表示制御部、１１１：表示装置、１１２：焦点検出位置取得部、１１３：焦点検出位置補正部、１１４：焦点検出信号抽出部、１１５：強度補正情報取得部、１１６：第２のメモリ、１１７：強度補正部、１１８：相関演算部、１１９：フォーカス駆動量決定部、１２０：フォーカス駆動部、１２１：物体距離取得部、１２２：焦点距離検出部、１２３：光学情報取得部、１２４：歪曲補正情報取得部、１２５：第１のメモリ、１４０１：コンバータレンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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