(57)【要約】【課題】収差が異なる撮像光学系に対して高精度なフォーカス制御を行う。【解決手段】光学機器は、撮像光学系が交換可能に装着される撮像装置である。該光学機器は、撮像光学系により形成される被写体像を撮像する撮像素子１２２と、該撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行う焦点検出手段１２９と、焦点検出により取得されたデフォーカス量と撮像光学系のフォーカス敏感度とを用いてフォーカス素子の駆動量を算出する制御手段１２５とを有する。制御手段は、装着された撮像光学系に固有のデータであって撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを取得し、該補正データを用いて補正したフォーカス敏感度を用いて駆動量を算出する。【選択図】図１
2020046482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系が交換可能に装着される撮像装置としての光学機器であって、
前記撮像光学系により形成される被写体像を撮像する撮像素子と、
該撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行う焦点検出手段と、
前記焦点検出により取得されたデフォーカス量と前記撮像光学系のフォーカス敏感度とを用いてフォーカス素子の駆動量を算出する制御手段とを有し、
前記制御手段は、
装着された前記撮像光学系に固有のデータであって前記撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを取得し、
前記補正データを用いて補正した前記フォーカス敏感度を用いて前記駆動量を算出することを特徴とする光学機器。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記補正データを取得するための情報を、前記撮像光学系を有する交換レンズ装置から受信し、
前記情報を用いて前記補正データを取得することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
【請求項３】
撮像光学系により形成される被写体像を撮像する撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行う撮像装置に交換可能に装着される交換レンズ装置としての光学機器であって、
前記撮像光学系と、
前記撮像光学系のフォーカス敏感度を補正するための該撮像光学系に固有のデータであって前記撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを前記撮像装置に取得させるための情報を前記撮像装置に送信する制御手段とを有することを特徴とする光学機器。
【請求項４】
前記情報は、前記補正データの算出に用いられる関数の係数であることを特徴とする請求項２または３に記載の光学機器。
【請求項５】
撮像光学系により形成される被写体像を撮像する撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行う撮像装置に交換可能に装着される交換レンズ装置としての光学機器であって、
前記撮像装置は、前記焦点検出により取得されたデフォーカス量と前記撮像光学系のフォーカス敏感度とを用いてフォーカス素子の駆動量を算出し、
前記光学機器は、
前記撮像光学系と、
前記フォーカス敏感度を補正するための前記撮像光学系に固有のデータであって前記撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを取得し、該補正データを前記撮像装置に送信する制御手段とを有することを特徴とする光学機器。
【請求項６】
前記制御手段は、前記焦点検出により検出された位相差から前記ぼけ拡がり量を算出することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光学機器。
【請求項７】
前記補正データは、前記撮像光学系ごとの収差に応じたデータであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の光学機器。
【請求項８】
前記補正データは、前記焦点検出を行う周波数に応じたデータであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の光学機器。
【請求項９】
前記補正データは、前記撮像光学系の絞り値に応じたデータであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の光学機器。
【請求項１０】
前記補正データは、前記焦点検出を行う像高に応じたデータであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の光学機器。
【請求項１１】
前記補正データは、前記撮像光学系のズーム状態およびフォーカス状態に応じたデータであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の光学機器。
【請求項１２】
撮像光学系が交換可能に装着される撮像装置であり、前記撮像光学系により形成される被写体像を撮像する撮像素子を有する光学機器の制御方法であって、
前記撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行うステップと、
前記焦点検出により取得されたデフォーカス量と前記撮像光学系のフォーカス敏感度とを用いてフォーカス素子の駆動量を算出するステップとを有し、
前記駆動量を算出するステップにおいて、装着された前記撮像光学系に固有のデータであって前記撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを取得し、
前記補正データを用いて補正した前記フォーカス敏感度を用いて前記駆動量を算出することを特徴とする光学機器の制御方法。
【請求項１３】
撮像光学系により形成される被写体像を撮像する撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行う撮像装置に交換可能に装着される交換レンズ装置としての光学機器の制御方法であって、
前記撮像光学系のフォーカス敏感度を補正するための該撮像光学系に固有のデータであって前記撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを前記撮像装置に取得させるための情報を、前記撮像装置に送信するステップを有することを特徴とする光学機器の制御方法。
【請求項１４】
撮像光学系により形成される被写体像を撮像する撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行う撮像装置に交換可能に装着される交換レンズ装置としての光学機器の制御方法であって、
前記撮像装置は、前記焦点検出により取得されたデフォーカス量と前記撮像光学系のフォーカス敏感度とを用いてフォーカス素子の駆動量を算出し、
前記制御方法は、
前記フォーカス敏感度を補正するための前記撮像光学系に固有のデータであって前記撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを取得するステップと、
該補正データを前記撮像装置に送信するステップとを有することを特徴とする光学機器の制御方法。
【請求項１５】
光学機器のコンピュータに、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の制御方法に従う処理を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像面位相差検出方式によるフォーカス制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
位相差検出方式を用いたフォーカス制御（位相差ＡＦ）では、検出した撮像光学系のデフォーカス量とフォーカス敏感度とを用いてフォーカスレンズの駆動量（以下、フォーカス駆動量という）を決定する。フォーカス敏感度は、フォーカスレンズの単位移動量と光軸方向における像位置の変位量との比率を示す。検出されたデフォーカス量をフォーカス敏感度で除することで、合焦状態を得るためのフォーカス駆動量を求めることができる。
【０００３】
特許文献１には、デフォーカス量を検出する像高に応じてフォーカス敏感度を補正する撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−４０７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
撮像素子を用いた位相差ＡＦである撮像面位相差ＡＦでは、撮像素子（撮像面）の面内方向での像ぼけの拡がり量を検出することでデフォーカス量を算出し、これをフォーカス敏感度で除してフォーカス駆動量を求める。
【０００６】
しかしながら、撮像光学系の個体差等によりその収差が異なると、像ぼけの拡がり量が同じであっても同じフォーカス駆動量では高精度なＡＦ結果（合焦状態）が得られない。
【０００７】
本発明は、収差が異なる撮像光学系に対して高精度なＡＦ結果が得られるようにした撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面としての光学機器は、撮像光学系が交換可能に装着される撮像装置である。該光学機器は、前記撮像光学系により形成される被写体像を撮像する撮像素子と、該撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行う焦点検出手段と、焦点検出により取得されたデフォーカス量と撮像光学系のフォーカス敏感度とを用いてフォーカス素子の駆動量を算出する制御手段とを有する。制御手段は、装着された撮像光学系に固有のデータであって撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを取得し、該補正データを用いて補正したフォーカス敏感度を用いて駆動量を算出することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の他の一側面としての光学機器は、撮像光学系により形成される被写体像を撮像する撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行う撮像装置に交換可能に装着される交換レンズ装置である。該光学機器は、撮像光学系と、撮像光学系のフォーカス敏感度を補正するための該撮像光学系に固有のデータであって撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを撮像装置に取得させるための情報を撮像装置に送信する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の他の一側面としての光学機器は、撮像光学系により形成される被写体像を撮像する撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行う撮像装置に交換可能に装着される交換レンズ装置である。撮像装置は、焦点検出により取得されたデフォーカス量と撮像光学系のフォーカス敏感度とを用いてフォーカス素子の駆動量を算出する。光学機器は、撮像光学系と、フォーカス敏感度を補正するための撮像光学系に固有のデータであって撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを取得し、該補正データを撮像装置に送信する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の他の一側面としての制御方法は、撮像光学系が交換可能に装着される撮像装置であり、撮像光学系により形成される被写体像を撮像する撮像素子を有する撮像装置としての光学機器に適用される。該制御方法は、撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行うステップと、焦点検出により取得されたデフォーカス量と撮像光学系のフォーカス敏感度とを用いてフォーカス素子の駆動量を算出するステップとを有する。駆動量を算出するステップにおいて、装着された撮像光学系に固有のデータであって撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを取得し、該補正データを用いて補正したフォーカス敏感度を用いて駆動量を算出することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の他の一側面としての制御方法は、撮像光学系により形成される被写体像を撮像する撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行う撮像装置に交換可能に装着される交換レンズ装置としての光学機器に適用される。該制御方法は、撮像光学系のフォーカス敏感度を補正するための該撮像光学系に固有のデータであって撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを撮像装置に取得させるための情報を、撮像装置に送信するステップを有することを特徴とする。
【００１３】
さらに他の一側面としての制御方法は、撮像光学系により形成される被写体像を撮像する撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行う撮像装置に交換可能に装着される交換レンズ装置としての光学機器に適用される。撮像装置は、焦点検出により取得されたデフォーカス量と撮像光学系のフォーカス敏感度とを用いてフォーカス素子の駆動量を算出する。制御方法は、フォーカス敏感度を補正するための撮像光学系に固有のデータであって撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを取得するステップと、該補正データを撮像装置に送信するステップとを有することを特徴とする。
【００１４】
なお、光学機器のコンピュータに、上記制御方法に従う処理を実行させるコンピュータプログラムも、本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、収差が異なる複数の撮像光学系のそれぞれに対して高精度なフォーカス制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１である撮像装置の構成を示すブロック図。
【図２】実施例１の撮像装置における撮像素子の画素配列および読出し回路の構成を示す図。
【図３】実施例１における位相差検出方式による焦点検出を説明する図。
【図４】上記焦点検出を説明する別の図。
【図５】実施例１における相関演算を説明する図。
【図６】実施例１におけるＡＦ処理を示すフローチャート。
【図７】実施例１における収差がない状態でのフォーカス敏感度と撮像素子上でのぼけ拡がり量を説明する図。
【図８】実施例１における収差がある状態でのフォーカス敏感度とぼけ拡がり量を説明する図。
【図９】実施例１における結像位置とぼけ拡がり量との関係を説明する図。
【図１０】実施例１におけるデフォーカス状態での点像強度分布を説明する図。
【図１１】実施例１における結像位置と補正データの関係を説明する図。
【図１２】実施例１におけるフォーカス駆動量算出処理を示すフローチャート。
【図１３】本発明の実施例２におけるフォーカス駆動量算出処理を示すフローチャート。
【図１４】本発明の実施例３における結像位置とＭＴＦ（８本／ｍｍ）との関係を説明する図。
【図１５】実施例３における結像位置とＭＴＦ（２本／ｍｍ）との関係を説明する図。
【図１６】実施例３におけるフォーカス駆動量算出処理を示すフローチャート。
【図１７】像ずれ量Ｘとぼけ拡がり量ｘとの関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の実施例１である光学機器であるレンズ交換型デジタルカメラ（撮像装置：以下、カメラ本体という）１２０および該カメラ本体１２０に着脱可能（交換可能）に装着された光学機器であるレンズユニット（交換レンズ装置）１００の構成を示す。カメラ本体１２０とレンズユニット１００によりカメラシステム１０が構成される。
【００１９】
レンズユニット１００は、図の中央の点線で示されるマウントＭを介してカメラ本体１２０に装着される。レンズユニット１００は、被写体側（図の左側）から順に第１レンズ１０１、絞り１０２、第２レンズ１０３およびフォーカスレンズ（フォーカス素子）１０４を含む撮像光学系を有する。第１レンズ１０１、第２レンズ１０３およびフォーカスレンズ１０４はそれぞれ、１つ又は複数のレンズにより構成されている。また、レンズユニット１００は、撮像光学系を駆動および制御するレンズ駆動／制御系を有する。
【００２０】
第１レンズ１０１および第２レンズ１０３は、撮像光学系の光軸が延びる方向である光軸方向ＯＡに移動して変倍を行う。絞り１０２は、光量を調節する機能と、静止画撮像時に露出時間を制御するメカニカルシャッタとしての機能とを有する。絞り１０２と第２レンズ１０３は、変倍に際して一体となって光軸方向ＯＡに移動する。フォーカスレンズ１０４は、光軸方向ＯＡに移動して撮像光学系が合焦する被写体距離（合焦距離）を変化させる、すなわち焦点調節を行う。
【００２１】
レンズ駆動／制御系は、ズームアクチュエータ１１１、絞りアクチュエータ１１２、フォーカスアクチュエータ１１３、ズーム駆動部１１４、絞り駆動部１１５、フォーカス駆動部１１６、レンズＭＰＵ１１７およびレンズメモリ１１８を有する。ズーム駆動部１１４は、ズームアクチュエータ１１１を駆動して第１レンズ１０１および第２レンズ１０３をそれぞれ光軸方向ＯＡに移動させる。絞りシャッタ駆動部１１５は、絞りアクチュエータ１１２を駆動して絞り１０２を動作させ、絞り１０２の開口径やシャッタ開閉動作を制御する。フォーカス駆動部１１６は、フォーカスアクチュエータ１１３を駆動してフォーカスレンズ１０４を光軸方向ＯＡに移動させる。フォーカス駆動部１１６には、フォーカスアクチュエータ１１３に設けられた不図示のセンサを用いてフォーカスレンズ１０４の位置を検出する。
【００２２】
レンズＭＰＵ１１７は、カメラ本体１２０に設けられたカメラＭＰＵ１２５とマウントＭに設けられた不図示の通信接点を介してデータやコマンドの通信を行うことができる。レンズＭＰＵ１１７は、カメラＭＰＵ１２５からの要求コマンドに応じて、レンズ位置情報をカメラＭＰＵ１２５に送信する。レンズ位置情報は、フォーカスレンズ１０４の光軸方向ＯＡでの位置、駆動されていない状態の撮像光学系の射出瞳の光軸方向ＯＡでの位置および直径、射出瞳を通過する光束を制限するレンズ枠の光軸方向ＯＡでの位置および直径等の情報を含む。また、レンズＭＰＵ１１７は、カメラＭＰＵ１２５からの制御コマンドに応じて、ズーム駆動部１１４、絞り駆動部１１５、フォーカス駆動部１１６を制御する。これにより、ズーム制御、絞り／シャッタ制御および焦点調節（ＡＦ）制御が行われる。
【００２３】
レンズメモリ（記憶手段）１１８は、ＡＦ制御に必要な光学情報を予め記憶している。カメラＭＰＵ１２５は、内蔵する不揮発性メモリやレンズメモリ１１８に記憶されたプログラムを実行することで、レンズユニット１００の動作を制御する。
【００２４】
カメラ本体１２０は、光学ローパスフィルタ１２１および撮像素子１２２により構成されるカメラ光学系と、カメラ駆動／制御系とを有する。
【００２５】
光学ローパスフィルタ１２１は、撮像画像の偽色やモアレを軽減する。撮像素子１２２は、ＣＭＯＳイメージセンサとその周辺部により構成され、撮像光学系により形成された被写体像を光電変換（撮像）する。撮像素子１２２は、横方向に複数のｍ画素、縦方向に複数のｎ画素を有する。また、撮像素子１２２は、後述する瞳分割機能を有しており、撮像素子１２２の出力から生成された後述する位相差像信号を用いて位相差検出方式でのＡＦ（撮像面位相差ＡＦ：以下、単に位相差ＡＦともいう）を行うことが可能である。
【００２６】
カメラ駆動／制御系は、撮像素子駆動部１２３、画像処理部１２４、カメラＭＰＵ１２５、表示器１２６、操作スイッチ群１２７、位相差焦点検出部１２９およびＴＶＡＦ焦点検出部１３０を有する。撮像素子駆動部１２３は、撮像素子１２２の駆動を制御する。画像処理部１２４は、撮像素子１２２の出力であるアナログ撮像信号をデジタル撮像信号に変換し、該デジタル撮像信号に対してγ変換、ホワイトバランス処理および色補間処理を行って映像信号（画像データ）を生成してカメラＭＰＵ１２５に出力する。カメラＭＰＵ１２５は、画像データを表示器１２６に表示させたりメモリ１２８に撮像画像データとして記録させたりする。また、画像処理部１２４は、必要に応じて、画像データに対して圧縮符号化処理を行う。さらに画像処理部１２４は、デジタル撮像信号から対の位相差像信号やＴＶＡＦ焦点検出部１３０で用いられるＴＶＡＦ用画像データ（ＲＡＷ画像データ）を生成する。
【００２７】
カメラ制御手段としてのカメラＭＰＵ１２５は、カメラシステム全体に必要な演算や制御を行う。カメラＭＰＵ１２５は、レンズ制御手段としてのレンズＭＰＵ１１７に対して、前述したレンズ位置情報やレンズユニット１００の固有の光学情報の要求コマンドや、ズーム、絞りおよび焦点調節の制御コマンドを送信する。カメラＭＰＵ１２５は、上記演算や制御を行うためのプログラムを格納したＲＯＭ１２５ａ、変数を記憶するＲＡＭ１２５ｂ、各種パラメータを記憶するＥＥＰＲＯＭ１２５ｃが内蔵されている。
【００２８】
表示器１２６は、ＬＣＤ等により構成され、上述した画像データや撮像モードその他の撮像に関する情報を表示する。画像データは、撮像前のプレビュー画像データ、ＡＦ時の合焦確認用画像データおよび撮像記録後の撮像確認用画像等を含む。操作スイッチ群１２７は、電源スイッチ、レリーズ（撮像トリガ）スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮像モード選択スイッチ等を含む。メモリ１２８は、カメラ本体１２０に対して着脱可能なフラッシュメモリであり、撮像画像データを記録する。
【００２９】
位相差焦点検出部１２９は、画像処理部１２４から得られる位相差像信号を用いて位相差ＡＦでの焦点検出処理を行う。被写体からの光束は、撮像光学系の射出瞳のうち撮像素子１２２は瞳分割機能により分割された対の瞳領域を通過して撮像素子１２２上に対の位相差像（光学像）を形成する。撮像素子１２２からは、これら対の位相差像を光電変換して得られた信号を画像処理部１２４に出力する。画像処理部１２４は、この信号から対の位相差像信号を生成して、カメラＭＰＵ１２５を介して位相差焦点検出部１２９に出力する。位相差焦点検出部１２９は、対の位相差像信号に対して相関演算を行ってこれら対の位相差像信号間のずれ量（位相差：以下、像ずれ量という）を求め、該像ずれ量をカメラＭＰＵ１２５に出力する。カメラＭＰＵ１２５は、像ずれ量から撮像光学系のデフォーカス量を算出する。
【００３０】
位相差焦点検出部１２９およびカメラＭＰＵ１２５が行う位相差ＡＦについては後に詳細に説明する。また、位相差焦点検出部１２９およびカメラＭＰＵ１２５により焦点検出装置が構成される。
【００３１】
ＴＶＡＦ焦点検出部１３０は、画像処理部１２４から入力されたＴＶＡＦ用画像データから該画像データのコントラスト状態を示す焦点評価値（コントラスト評価値）を生成する。カメラＭＰＵ１２５は、フォーカスレンズ１０４を移動させて焦点評価値がピークとなる位置を探索し、その位置をＴＶＡＦ合焦位置として検出する。ＴＶＡＦは、コントラスト検出方式のＡＦ（コントラストＡＦ）とも称される。
【００３２】
このように、本実施例のカメラ本体１２０は、位相差ＡＦとＴＶＡＦ（コントラストＡＦ）の両方を行うことが可能であり、これらを選択的に使用したり組み合わせて使用したりすることができる。
【００３３】
次に、位相差焦点検出部１２９の動作について説明する。図２（Ａ）は、撮像素子１２２の画素配列を示し、レンズユニット１００側から見たＣＭＯＳイメージセンサの縦（Ｙ方向）６画素行と横（Ｘ方向）８画素列の範囲を示している。撮像素子１２２には、ベイヤー配列のカラーフィルタが設けられ、奇数行の画素には、左から順に緑（Ｇ）と赤（Ｒ）のカラーフィルタが交互に配置され、偶数行の画素には、左から順に青（Ｂ）と緑（Ｇ）のカラーフィルタが交互に配置されている。画素２１１において、符号２１１ｉを付した円はオンチップマイクロレンズ（以下、単にマイクロレンズという）を示し、マイクロレンズ２１１ｉの内側に配置された符号２１１ａ，２１１ｂを付した２つの矩形はそれぞれ光電変換部を示す。
【００３４】
撮像素子１２２は、すべての画素において光電変換部がＸ方向に２つに分割されており、個々の光電変換部からの光電変換信号と、同じ画素の２つの光電変換部からの２つの光電変換信号を加算（合成）した信号（以下、加算光電変換信号という）とを読み出すことが可能である。加算光電変換信号から一方の光電変換部からの光電変換信号を減じることで、他方の光電変換部からの光電変換信号に相当する信号を得ることができる。個々の光電変換部からの光電変換信号は、位相差像信号を生成するために用いられたり、３Ｄ画像を構成する視差画像の生成に用いられたりする。加算光電変換信号は、通常の表示用画像データや撮像画像データ、さらにはＴＶＡＦ用画像データの生成に用いられる。
【００３５】
位相差ＡＦに用いられる対の位相差像信号について説明する。撮像素子１２２は、図２（Ａ）に示したマイクロレンズ２１１ｉと、分割された光電変換部２１１ａ，２１１ｂとによって撮像光学系の射出瞳を分割する。同一の画素行に配置された所定領域内の複数の画素２１１の光電変換部２１１ａからの光電変換信号をつなぎ合わせた信号が、対の位相差像信号のうち一方であるＡ像信号である。また、上記複数の画素２１１の光電変換部２１１ｂからの光電変換信号をつなぎ合わせた信号が、対の位相差像信号のうち他方であるＢ像信号である。各画素から光電変換部２１１ａからの光電変換信号と加算光電変換信号とが読み出される場合、光電変換部２１１ｂからの光電変換信号に相当する信号は、加算光電変換信号から光電変換部２１１ａからの光電変換信号を減じることで取得される。Ａ像およびＢ像信号は、赤、青および緑のカラーフィルタが設けられた画素からの光電変換信号を加算して生成した疑似的な輝度（Ｙ）信号である。ただし、赤、青、緑の色ごとにＡ像およびＢ像信号を生成してもよい。
【００３６】
このように生成されたＡ像およびＢ像信号の相対的な像ずれ量を相関演算により算出することで、所定領域でのデフォーカス量を取得することができる。
【００３７】
図２（Ｂ）は、撮像素子１２２の読み出し部の回路構成を示す。水平走査部１５１と垂直走査部１５３につながる各画素（光電変換部２１１ａ，２１１ｂ）の境界部には、水平走査ライン１５２ａ，１５２ｂと垂直走査ライン１５４ａ，１５４ｂとが設けられている。各光電変換部からの信号は、これら走査ラインを介して読み出される。
【００３８】
本実施例のカメラ本体１２０は、撮像素子１２２からの信号の読み出しモードとして、第１読み出しモードと第２読み出しモードを有する。第１読み出しモードは、全画素読み出しモードであり、高精細静止画を撮像するためのモードである。第１読み出しモードでは撮像素子１２２の全画素から信号が読み出される。また、第２読み出しモードは、間引き読み出しモードであり、動画記録またはプレビュー画像の表示のみを行うためのモードである。第２読み出しモードに必要な画素数は全画素数よりも少ないため、Ｘ方向とＹ方向に所定比率で間引かれた画素からの光電変換信号のみが読み出される。
【００３９】
また、撮像素子１２２から高速で読み出す必要がある場合にも、第２読み出しモードが用いられる。信号を読み出す画素をＸ方向に間引く際には、信号を加算してＳ／Ｎ比を改善させ、Ｙ方向に間引く際には間引かれる画素行からの信号を無視する。位相差ＡＦおよびＴＶＡＦは、第２読み出しモードで読み出された光電変換信号を用いて行われる。
【００４０】
次に、図３および図４を用いて、位相差検出方式による焦点検出について説明する。図３（ａ），（ｂ）は、撮像素子１２２におけるピントと位相差との関係を示している。図３（ａ）は、ピント（焦点位置）が合っている合焦状態でのレンズユニット（撮像光学系）１００、被写体３００、光軸３０１および撮像素子１２２の位置関係を光束とともに示している。図３（ｂ）は、ピントが合っていない非合焦状態での上記位置関係を光束とともに示している。
【００４１】
図３（ａ），（ｂ）では、図２（ａ）に示した撮像素子１２２を光軸３０１を含む面で切断したときの画素配列を示している。撮像素子１２２の各画素には、１つのマイクロレンズ２１１ｉが設けられている。前述したように、フォトダイオード２１１ａ，２１１ｂは同一のマイクロレンズ２１１ｉを通過した光束を受光する。マイクロレンズ２１１ｉとフォトダイオード２１１ａ，２１１ｂによる瞳分割作用により、フォトダイオード２１１ａ，２１１ｂ上には互いに位相差を有する２つの光学像（以下、２像という）が形成される。以下の説明では、フォトダイオード２１１ａを第１光電変換部ともいい、フォトダイオード２１１ｂを第２光電変換部ともいう。また、図３（ａ），（ｂ）において、第１光電変換部をＡで示し、第２光電変換部をＢで示す。
【００４２】
撮像素子１２２の撮像面には、１つのマイクロレンズ２１１ｉと第１および第２光電変換部を有する画素が２次元状に配列されている。なお、１つのマイクロレンズ２１１ｉに対して４つ以上のフォトダイオード（垂直および水平方向のそれぞれに２つずつ）を配置してもよい。すなわち、１つのマイクロレンズ２１１ｉに対して複数の光電変換部が設けられた構成であればよい。
【００４３】
また、図３（ａ），（ｂ）では、第１レンズ１０１、第２レンズ１０３およびフォーカスレンズ１０４を含むレンズユニット１００を１つのレンズとして示している。被写体３００から発せられた光束は、レンズユニット１００の射出瞳を通過して、撮像素子１２２（撮像面）上に到達する。この際、撮像素子１２２上の各画素に設けられた第１および第２光電変換部はそれぞれ、マイクロレンズ２１１ｉを介して射出瞳のうち互いに異なる２つの瞳領域からの光束を受光する。すなわち、第１および第２光電変換部は、レンズユニット１００の射出瞳を２つに分割する。
【００４４】
被写体３００上の特定点からの光束は、第１光電変換部に対応する瞳領域（破線で示す）を通過して第１光電変換部に入射する光束ΦＬａと、第２光電変換部に対応する瞳領域（実線で示す）を通過して第２光電変換部に入射する光束ΦＬｂとに分割される。これら２つの光束は、被写体３００上の同一点からの光束であるため、合焦状態では図３（ａ）に示すように１つマイクロレンズ２１１ｉを通過して撮像素子１２２上の１点に到達する。したがって、複数の画素においてマイクロレンズ２１１ｉを通過した２つの光束を受光した第１および第２光電変換部から得られる光電変換信号をそれぞれつなぎあわせて生成されたＡ像信号およびＢ像信号は互いに一致する。
【００４５】
一方、図３（ｂ）に示すように、光軸方向にＹだけピントがずれている非合焦状態では、光束ΦＬａ，ΦＬｂの撮像素子１２２上の到達位置は、光軸３０１に直交する方向に光束ΦＬａ，ΦＬｂのマイクロレンズ２１１ｉへの入射角の変化分だけ互いにずれる。したがって、複数の画素においてマイクロレンズ２１１ｉを通過した２つの光束を受光した第１および第２光電変換部から得られる光電変換信号をそれぞれつなぎあわせて生成されたＡ像信号およびＢ像信号は、互いに位相差を有する。
【００４６】
前述したように、本実施例の撮像素子１２２は、第１光電変換部から光電変換信号を読み出す独立読み出しと、第１および第２光電変換部からの光電変換信号を加算した撮像信号を読み出す加算読み出しとを行うことができる。
【００４７】
なお、本実施例の撮像素子１２２は、各画素に配置された１つのマイクロレンズに対して複数の光電変換部が設けられ、瞳分割により複数の光束がそれぞれの光電変換部に入射する構成を有する。しかし、マイクロレンズに対して１つの光電変換部を設け、遮光層によって水平方向の一部または垂直方向の一部を遮光することで瞳分割を行う構成を有していてもよい。また、それぞれ１つの光電変換部のみを有する複数の撮像画素の配列の中に一対の焦点検出画素を離散的に配置し、該一対の焦点検出画素からＡ像信号およびＢ像信号を取得してもよい。
【００４８】
位相差焦点検出部１２９は、入力されたＡ像信号とＢ像信号を用いて焦点検出を行う。図４（ａ）は、図３（ａ）に示した合焦状態におけるＡ像信号とＢ像信号の強度分布を示す。図４（ａ）において、横軸は画素位置を、縦軸は信号強度をそれぞれ示す。合焦状態ではＡ像信号とＢ像信号は互いに一致している。
【００４９】
図４（ｂ）は、図３（ｂ）に示した非合焦状態におけるＡ像信号とＢ像信号の強度分布を示す。非合焦状態では、Ａ像信号とＢ像信号は前述した理由により位相差を有し、強度のピーク位置同士が像ずれ量（位相差）Ｘだけずれている。位相差焦点検出部１２９は、フレームごとにＡ像信号とＢ像信号に対して相関演算を行って像ずれ量Ｘを算出し、算出したずれ量Ｘからピントずれ量、すなわち図３（ｂ）にＹで示したデフォーカス量を算出する。位相差焦点検出部１２９は、算出したデフォーカス量ＹをカメラＭＰＵ１２５に出力する。
【００５０】
カメラＭＰＵ１２５は、デフォーカス量Ｙからフォーカスレンズ１０４の駆動量（以下、フォーカス駆動量という）を算出し、該フォーカス駆動量をレンズＭＰＵ１１７に送信する。レンズＭＰＵ１１７は、受信したフォーカス駆動量に応じてフォーカス駆動回路１１６にフォーカスアクチュエータ１１３を駆動させる。これにより、フォーカスレンズ１０４は、合焦状態が得られる合焦位置に移動する。
【００５１】
次に、図５を用いて、相関演算について説明する。図５（ａ）は、画素の水平方向での位置（水平画素位置）に対するＡ像およびＢ像信号のレベル（強度）を示す。図５（ａ）は、Ａ像信号の位置がＢ像信号に対してシフト量−Ｓ〜＋Ｓの範囲でシフトする例を示している。ここでは、Ａ像信号がＢ像信号に対して左側にシフトしている状態をマイナスのシフト量で表し、右側にシフトしている状態をプラスのシフト量で表している。
【００５２】
相関演算では、画素位置ごとにＡ像信号とＢ像信号との差の絶対値を算出し、画素位置ごとの絶対値を加算した値を１画素行分の相関値（信号一致度）として算出する。なお、各画素行で算出された相関値を、各シフト量で複数行にわたって加算してもよい。
【００５３】
図５（ｂ）は、図５（ａ）に示した例において、各シフト量に対して算出される相関値（相関データ）を示すグラフである。図５（ｂ）において、横軸はシフト量、縦軸は相関データを示す。図５（ａ）の例では、Ａ像信号とＢ像信号はシフト量＝Ｘで互いに重なる（一致する）。この場合、図５（ｂ）に示すように、シフト量＝Ｘにおいて相関値が最小となる。
【００５４】
なお、上述したＡ像信号とＢ像信号の相関値の算出方法は例にすぎず、他の算出方法を用いてもよい。
【００５５】
図６のフローチャートを用いて、本実施例におけるフォーカス制御（ＡＦ）処理について説明する。それぞれコンピュータであるカメラＭＰＵ１２５および位相差焦点検出部１２９は、コンピュータプログラムに従って本処理を実行する。
【００５６】
ステップＳ６０１において、カメラＭＰＵ１２５は、撮像素子１２２の撮像面（有効画素領域）から焦点検出領域を設定する。
【００５７】
次にステップＳ６０２では、位相差焦点検出部１２９は、焦点検出領域に含まれる複数の焦点検出画素から焦点検出信号としてのＡ像信号およびＢ像信号を取得する。
【００５８】
次にステップＳ６０３では、位相差焦点検出部１２９は、Ａ像信号とＢ像信号のそれぞれに対して光学補正処理としてのシェーディング補正処理を行う。Ａ像信号とＢ像信号間の相関に基づいて焦点検出を行う位相差検出方式では、Ａ像信号とＢ像信号のシェーディングがこれらの相関に影響し、焦点検出精度が低下するおそれがあるため、これを防止するためにシェーディング補正処理を行う。
【００５９】
続いてステップＳ６０４では、位相差焦点検出部１２９は、Ａ像信号とＢ像信号のそれぞれに対してフィルタ処理を行う。一般に、位相差検出方式では大デフォーカス状態での焦点検出を行うため、フィルタ処理の通過帯域は低周波帯域を含むように構成される。ただし、大デフォーカス状態から小デフォーカス状態まで焦点検出を行うために、デフォーカス状態に応じてフィルタ処理の通過帯域を高周波帯域側に調整してもよい。
【００６０】
次にステップＳ６０５では、位相差焦点検出部１２９は、フィルタ処理後のＡ像信号とＢ像信号に対して前述した相関演算を行って相関値を算出する。
【００６１】
次にステップＳ６０６では、位相差焦点検出部１２９は、ステップＳ６０５にて算出した相関値からデフォーカス量を算出する。具体的には、位相差ＡＦ部１２９は、相関値が最小値となるシフト量から像ずれ量Ｘを算出し、該像ずれ量Ｘに対して焦点検出領域の像高、絞り１０２のＦ値およびレンズユニット１００の射出瞳距離に応じたフォーカス敏感度を乗じてデフォーカス量を算出する。
【００６２】
次にステップＳ６０７では、カメラＭＰＵ１２５は、位相差焦点検出部１２９により算出されたデフォーカス量からフォーカス駆動量を算出する。なお、フォーカス駆動量の算出処理については後述する。
【００６３】
続いてステップＳ６０８では、カメラＭＰＵ１２５、算出したフォーカス駆動量をレンズＭＰＵ１１７に送信して、フォーカスレンズ１０４を合焦位置に駆動させる。これにより、フォーカス制御処理が終了する。
【００６４】
次に、図７および図８を用いて、デフォーカス量からフォーカス駆動量を算出する際に用いられるフォーカス敏感度とぼけ拡がり量について説明する。図７は、撮像光学系に収差がない状態でのフォーカス敏感度とぼけ拡がり量を示している。図８は、撮像光学系に収差がある状態でのフォーカス敏感度とぼけ拡がり量を示している。各図において、上側にフォーカスレンズ１０４の駆動前における光線群を示し、下側にフォーカスレンズ１０４の駆動後における光線群を示す。ｌはフォーカス駆動量を示し、ｚは結像位置を示す。ｘはぼけ拡がり量を示している。横軸は光軸方向ＯＡを示し、縦軸は撮像素子１２２の撮像面の面内方向を示しており、原点はフォーカスレンズ１０４の駆動前の結像位置である。
【００６５】
まず、フォーカス敏感度についで説明する。一般に、デフォーカス量からフォーカス駆動量を算出するために用いられるフォーカス敏感度Ｓは、フォーカス駆動量ｌと結像位置ｚの変化量Δｚとの比であり、式（１）で表される。
【００６６】
Ｓ＝Δｚ／ｌ      （１）
このフォーカス敏感度Ｓは、ステップＳ６０６で算出されたデフォーカス量ｄｅｆからステップＳ６０８でフォーカス駆動量ｌを算出する際に用いられる。フォーカス駆動量ｌは式（２）で表される。
【００６７】
ｌ＝ｄｅｆ／Ｓ    （２）
一方、撮像面位相差ＡＦでは、点像強度分布のぼけ拡がり量ｘを検出することでデフォーカス量を算出する。点像強度分布のぼけ拡がり量ｘは、撮像面の面内方向（以下、撮像面内方向という）でのぼけ像の拡がり量であり、光軸方向ＯＡでの結像位置とは異なるため、フォーカス敏感度Ｓを光軸方向ＯＡから撮像面内方向に補正する必要がある。
【００６８】
図７に示した収差がない状態では、光線群の幅が線形に変化していることから結像位置ｚとぼけ拡がり量ｘとの関係も線形となる。このため、ある一定の補正データをフォーカス敏感度Ｓに乗ずれば、フォーカス敏感度Ｓを光軸方向ＯＡから撮像面内方向に補正することができる。これに対して、図８に示した収差がある状態では、光線群の幅が非線形に変化しているため、結像位置ｚとぼけ拡がり量ｘとの関係も非線形となる。このため、フォーカス敏感度Ｓを光軸方向ＯＡから撮像面内方向に補正するための補正データは、ぼけ拡がり量ｘの関数となる。補正データは、互いに収差が異なる複数の撮像光学系（レンズユニット）のそれぞれに固有のデータである。
【００６９】
図９〜図１２を用いて、補正データについて説明する。図９は、結像位置ｚ（横軸）とぼけ拡がり量ｘ（縦軸）との関係を示している。原点はフォーカスレンズ１０４の駆動前の結像位置とぼけ拡がり量であり、このときの結像位置は撮像素子（撮像面）１１２と同位置である。また、横軸は、光軸方向ＯＡに延びている。
【００７０】
実線９００は、収差がない状態での結像位置ｚに応じたぼけ拡がり量ｘを示し、長破線９０１、短破線９０２および点線９０３はそれぞれ、個体差によって互いに異なる収差を有するレンズユニットのそれぞれについての結像位置ｚに応じたぼけ拡がり量ｘを示している。
【００７１】
図９に示した結像位置ｚとぼけ拡がり量ｘとの関係を見ると、結像位置ｚが原点から遠ざかるにつれてぼけ拡がり量ｘが増加する。これは、フォーカスレンズ１０４を移動していき結像位置ｚが撮像素子１２２（原点）から遠ざかるにつれて光線群の幅が広がっていくためである。また、収差がない状態の結像位置ｚとぼけ拡がり量ｘとの関係を示す実線９００は、図７でも説明したように線形の関係を示す。一方、収差がある状態の結像位置ｚとぼけ拡がり量ｘとの関係を示す破線９０１，９０２および点線９０３は、図８でも説明したように非線形な関係を示し、それぞれの収差が異なることから、その傾きおよび非線形度合いは互いに異なる。
【００７２】
図１０は、デフォーカス状態での撮像信号（Ａ像信号とＢ像信号の加算信号）の点像強度分布を示している。横軸は画素位置を示し、縦軸は信号強度を示している。実線１０００、長破線１００１、短破線１００２および点線１００３はそれぞれ、図９に示した結像位置９１１において実線９００、長破線９０１、短破線９０２および点線９０３で示すぼけ拡がり量ｘを与える線像強度分布（強度分布の射影）を、比較のためにそれらのピーク値を規格化して示している。また、一点鎖線１０１１は、各線像強度の半値を示している。
【００７３】
図９中の結像位置９１１におけるぼけ拡がり量ｘは、短破線９０２上のｘ＞実線９００のｘ＞長破線９０１のｘ＞点線９０３のｘであり、図１０の一点鎖線１０１１で示す各線像強度の半値における幅（半値幅）も、短破線１００２の半値幅＞実線１０００の半値幅＞長破線１００１の半値幅＞点線１００３の半値幅である。このことから、ぼけ拡がり量ｘは、線像強度分布の半値幅に対応していると言うことができる。このため、結像位置ｚと線像強度分布の半値幅との関係から、ぼけ拡がり量ｘに応じた補正データを算出することができる。
【００７４】
図１１は、結像位置と補正データとの関係を示している。横軸はぼけ拡がり量ｘを示し、縦軸は補正データＰを示している。実線１１００、長破線１１０１、短破線１１０２および点線１１０３はそれぞれ、図９に実線９００、長破線９０１、短破線９０２および点線９０３で示したぼけ拡がり量ｘに対する補正データＰを示している。補正データＰは、図１０を用いて説明した線像強度分布の半値幅をぼけ拡がり量ｘとして用いて式（３）により算出される。
Ｐ＝ｘ／ｚ    （３）
本実施例では、補正データＰをぼけ拡がり量ｘの関数として表す。この際、ぼけ拡がり量ｘごとの補正データＰを多項式で近似して得られた関数の係数（補正データ取得用の情報であり、以下、補正データ算出係数という）をカメラＭＰＵ１２５内の内部メモリ（ＥＥＰＲＯＭ１２５ｃ）または不図示の外部メモリに保持する。カメラＭＰＵ１２５は、補正データ算出係数を用いた関数にぼけ拡がり量ｘを代入することで補正データＰを算出する。なお、ぼけ拡がり量ｘごとに補正データＰをＥＥＰＲＯＭ１２５ｃまたは外部メモリに保持しておき、検出したぼけ拡がり量に最も近いぼけ拡がり量ｘに対応する補正データＰを用いてもよい。また、検出したぼけ拡がり量に近い複数のぼけ拡がり量ｘのそれぞれに対応する複数の補正データＰを用いた補間演算によって使用する補正データＰを算出してもよい。
【００７５】
図１２のフローチャートは、図６のステップＳ６０７でカメラＭＰＵ１２５およびレンズＭＰＵ１１７が行うフォーカス駆動量算出処理を示している。それぞれコンピュータであるカメラＭＰＵ１２５およびレンズＭＰＵ１１７は、コンピュータプログラムに従って本処理を実行する。また、図１２のフローチャートにおいて、ＣはカメラＭＰＵ１２５が行う処理を示し、ＬはレンズＭＰＵ１１７が行う処理を示す。このことは後述する他の実施例で説明するフローチャートでも同じである。
【００７６】
ステップＳ１２０１において、カメラＭＰＵ１２５は、図６のステップＳ６０１で設定した焦点検出領域の像高の情報とＦ値の情報をレンズＭＰＵ１１７に送信する。
【００７７】
次にステップＳ１２０２では、レンズＭＰＵ１１７は、撮像光学系の現在のズームステート（ズーム状態）およびフォーカスステート（フォーカス状態）を取得する。
【００７８】
そして、ステップＳ１２０３では、レンズＭＰＵ１１７は、レンズメモリ１１８から、ステップＳ１２０１で受信した焦点検出領域の像高とステップＳ１２０２で取得したズームステートおよびフォーカスステートに対応するフォーカス敏感度Ｓを取得する。なお、レンズメモリ１１８に像高を変数とするフォーカス敏感度Ｓの関数を記憶させておき、該関数にステップＳ１２０１で取得した像高を代入することでフォーカス敏感度Ｓを算出（取得）してもよい。
【００７９】
次にステップＳ１２０４では、レンズＭＰＵ１１７は、ステップＳ１２０１で取得した像高およびＦ値とステップＳ１２０２で取得したズームステートおよびフォーカスステートに対応する補正データ算出係数をレンズメモリ１１８から取得する。補正データ算出係数は、式（３）を用いて算出した補正データＰ（図１１）をぼけ拡がり量ｘの関数としての２次の多項式により近似したときの該関数の係数である。
【００８０】
本実施例では２次式で近似を行うことで得られた補正データ算出係数を用いるが、１次式または３次以上の式で近似を行うことで得られた係数を補正データ算出係数として用いてもよい。
【００８１】
また本実施例では、レンズユニットの個体ごとに図１１に示した補正データ（１１０１〜１１０３）から算出した補正データ算出係数を用いる。しかし、個体差を考慮せず、レンズユニットの種類ごとに設計値としての補正データを用いてもよい。この場合の補正データも、撮像光学系（の種類）に固有のデータである。
【００８２】
続いてステップＳ１２０５では、レンズＭＰＵ１１７は、ステップＳ１２０３で取得したフォーカス敏感度ＳおよびステップＳ１２０４で取得した補正データ算出係数をカメラＭＰＵ１２５に送信する。
【００８３】
次にステップＳ１２０６では、カメラＭＰＵ１２５は、図６のステップ６０６で算出した像ずれ量Ｘとデフォーカス量ｄｅｆを取得する。
【００８４】
次にステップＳ１２０７では、カメラＭＰＵ１２５は、ステップＳ１２０５で取得した補正データ算出係数とステップＳ１２０６で取得した像ずれ量Ｘとを用いて補正データＰを算出（取得）する。
【００８５】
図１７は、像ずれ量Ｘとぼけ拡がり量ｘとの関係を示している。横軸は像ずれ量Ｘを示し、縦軸はぼけ拡がり量ｘを示している。図１７の関係をあらかじめ算出し、図１７から像ずれ量Ｘを変数としたぼけ拡がり量換算係数を計算し、ＰＥＥＰＲＯＭ１２５ｃまたは外部メモリに記憶する。
【００８６】
補正データＰは、ステップＳ６０６で取得した像ずれ量Ｘとぼけ拡がり量換算係数を用いて算出したぼけ拡がり量ｘを以下の式（４）で示す関数に代入することで算出される。
【００８７】
式（４）のａ，ｂおよびｃはそれぞれ、補正データ算出係数のうち２次、１次および０次の係数である。
Ｐ＝ａ・ｘ２＋ｂ・ｘ＋ｃ      （４）
本実施例では、ぼけ拡がり量ｘのみを変数とした補正データ算出係数を保持して、補正データを式（４）を用いて算出する。しかし、ぼけ拡がり量ｘと像高の両方を変数とした補正データ算出係数を保持し、補正データをこれら２つを変数とする関数を用いて算出してもよい。
【００８８】
また、本実施例では、像ずれ量Ｘからぼけ拡がり量ｘを換算して補正データＰを算出したが、ぼけ拡がり量換算係数をあらかじめ考慮した補正データ算出係数を保持し、像ずれ量Ｘをぼけ拡がり量ｘとして、補正データを式（４）を用いて算出してもよい。
【００８９】
続いてステップＳ１２０８では、カメラＭＰＵ１２５は、ステップＳ１２０７で取得した補正データを用いて、ステップＳ１２０３で取得したフォーカス敏感度Ｓを補正する。補正後のフォーカス敏感度をＳ’は、以下の式（５）により得られる。
Ｓ’＝Ｓ・Ｐ    （５）
次にステップＳ１２０９では、カメラＭＰＵ１２５は、ステップＳ１２０６で取得したデフォーカス量ｄｅｆとステップＳ１２０８で補正したフォーカス敏感度Ｓ’とを用いて、以下の式（６）によりフォーカス駆動量ｌを算出する。
ｌ＝ｄｅｆ／Ｓ’    （６）
そして、カメラＭＰＵ１２５およびレンズＭＰＵ１１７は本処理を終了する。
【００９０】
本実施例では、フォーカス敏感度Ｓと補正データ算出係数をレンズＭＰＵ１１７からカメラＭＰＵ１２５に送信し、カメラＭＰＵ１２５がこれらを用いて補正データを算出した。しかし、ステップＳ１２０６でカメラＭＰＵ１２５が像ずれ量（位相差）ＸをレンズＭＰＵ１１７に送信し、ステップＳ１２０７でレンズＭＰＵ１１７が補正データを算出してもよい。この場合、レンズＭＰＵ１１７は、算出した補正データをカメラＭＰＵ１２５に送信する。
【００９１】
本実施例によれば、ぼけ拡がり量に応じた補正データを用いてフォーカス敏感度を補正する。これにより、互いに収差が異なる複数の撮像光学系のそれぞれに対して適切なフォーカス敏感度を用いてフォーカス駆動量を算出することができ、高精度な撮像面位相差ＡＦを行うことができる。
【実施例２】
【００９２】
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例は、フォーカ駆動量算出処理が実施例１と異なる。本実施例のカメラシステム１０の構成およびフォーカ駆動量算出処理以外の処理は実施例１と同じである。
【００９３】
図１３のフローチャートは、本実施例において実施例１で説明した図６のステップＳ６０７でカメラＭＰＵ１２５およびレンズＭＰＵ１１７が行うフォーカス駆動量算出処理を示している。
【００９４】
まずステップＳ１３０１において、レンズＭＰＵ１１７は、現在の撮像光学系のズームステートおよびフォーカスステートをカメラＭＰＵ１２５に送信する。
【００９５】
次にステップＳ１３０２では、カメラＭＰＵ１２５は、焦点検出領域の像高および絞り１０２のＦ値の情報を取得する。
【００９６】
次にステップＳ１３０３では、カメラＭＰＵ１２５は、ＥＰＲＯＭ１２５ｃから、ステップＳ１３０１で取得したズームステートおよびフォーカスステートとステップＳ１３０２で取得した像高とに対応するフォーカス敏感度Ｓを取得する。なお、ＥＰＲＯＭ１２５ｃに像高を変数とするフォーカス敏感度Ｓの関数を記憶させておき、該関数にステップＳ１３０２で取得した像高を代入することでフォーカス敏感度Ｓを算出（取得）してもよい。
【００９７】
続いてステップＳ１３０４では、カメラＭＰＵ１２５は、ＥＰＲＯＭ１２５ｃから、ステップＳ１３０１で取得したズームステートおよびフォーカスステートとステップＳ１３０２で取得した像高およびＦ値に対応する補正データ算出係数を取得する。補正データ算出係数は、式（３）を用いて算出した補正データＰ（図１１）をぼけ拡がり量ｘの関数としての２次の多項式により近似したときの該関数の係数である。
【００９８】
本実施例では２次式で近似を行うことで得られた補正データ算出係数を用いるが、１次式または３次以上の式で近似を行うことで得られた係数を補正データ算出係数として用いてもよい。
【００９９】
次にステップＳ１３０５では、カメラＭＰＵ１２５は、図６のステップ６０６で算出した像ずれ量Ｘとデフォーカス量ｄｅｆを取得する。
【０１００】
次にステップＳ１３０６では、カメラＭＰＵ１２５は、ステップＳ１３０４で取得した補正データ算出係数とステップＳ１３０５で取得した像ずれ量Ｘから算出したぼけ拡がり量ｘとを式（４）に代入することで補正データＰを算出（取得）する。
【０１０１】
続いてステップＳ１３０７では、カメラＭＰＵ１２５は、ステップＳ１３０６で取得した補正データＰを用いて、ステップＳ１３０３で取得したフォーカス敏感度Ｓを式（５）により補正する。
【０１０２】
次にステップＳ１３０８では、カメラＭＰＵ１２５は、ステップＳ１３０５で取得したデフォーカス量ｄｅｆとステップＳ１３０７で補正したフォーカス敏感度Ｓ’を用いて、式（６）によりフォーカス駆動量ｌを算出する。そして、カメラＭＰＵ１２５およびレンズＭＰＵ１１７は本処理を終了する。
【０１０３】
本実施例でも、実施例１と同様に、ぼけ拡がり量に応じた補正データを用いてフォーカス敏感度を補正する。これにより、互いに収差が異なる複数の撮像光学系のそれぞれに対して適切なフォーカス敏感度を用いてフォーカス駆動量を算出することができ、高精度な撮像面位相差ＡＦを行うことができる。
【実施例３】
【０１０４】
次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例は、補正データの算出処理およびフォーカス駆動量算処理が実施例１と異なる。本実施例のカメラシステム１０の構成およびフォーカ駆動量算出処理以外の処理は実施例１と同じである。
【０１０５】
図１４および図１５を用いて、本実施例における補正データについて説明する。図１４および図１５はそれぞれ、結像位置とＭＴＦ（８本／ｍｍ）との関係および結像位置とＭＴＦ（２本／ｍｍ）との関係を示している。これらの図において、横軸は結像位置ｚを示し、縦軸はＭＴＦを示している。ＭＴＦは、点像強度分布をフーリエ変換した光学伝達関数の絶対値である。
【０１０６】
図１４において、実線１４００、長破線１４０１、短破線１４０２および点線１４０３はそれぞれ、図１０に実線１０００、長破線１００１、短破線１００２および点線１００３で示した点像強度分布から算出した周波数８本／ｍｍのＭＴＦを示す。図１５において、実線１５００、長破線１５０１、短破線１５０２および点線１５０３はそれぞれ、図１０に実線１０００、長破線１００１、短破線１００２および点線１００３で示した点像強度分布から算出した周波数２本／ｍｍのＭＴＦを示す。
【０１０７】
各周波数のＭＴＦは、各周波数でのぼけ拡がり量ｘに相当する。図１４に示す８本／ｍｍのＭＴＦ１４００〜１４０３においては、結像位置９１１での差が大きい。一方、図１４に示す２本／ｍｍのＭＴＦ１５００〜１５０３においては、結像位置９１１での差が小さい。このように、ぼけ拡がり量ｘに相当するＭＴＦは周波数ごとに異なっており、焦点検出の周波数帯域に合わせた周波数の補正データによってフォーカス敏感度を補正する必要がある。このため、本実施例では、実施例１の線像強度分布の半値幅に代えて、結像位置とＭＴＦとの関係から算出した補正データをレンズメモリ１１８に記憶する。これにより、補正データを、焦点検出の周波数帯域に合わせて補正することができる。
【０１０８】
図１６のフローチャートは、本実施例において実施例１で説明した図６のステップＳ６０７でカメラＭＰＵ１２５およびレンズＭＰＵ１１７が行うフォーカス駆動量算出処理を示している。
【０１０９】
まずステップＳ１６０１において、カメラＭＰＵ１２５は、図６のステップＳ６０１で設定した焦点検出領域の像高、Ｆ値、さらに焦点検出の周波数の情報をレンズＭＰＵ１１７に送信する。焦点検出の周波数は、焦点検出に用いる信号の周波数帯域であり、図６のステップＳ６０４のフィルタ処理で用いるフィルタ等によって決定される。
【０１１０】
次にステップＳ１６０２では、レンズＭＰＵ１１７は、現在の撮像光学系のズームステートおよびフォーカスステートを取得する。
【０１１１】
次にステップＳ１６０３では、レンズＭＰＵ１１７は、レンズメモリ１１８から、ステップＳ１６０１で取得した像高とステップＳ１６０２で取得したズームステートおよびフォーカスステートを用いてフォーカス敏感度Ｓを取得する。なお、レンズメモリ１１８に像高を変数とするフォーカス敏感度Ｓの関数を記憶させておき、該関数にステップＳ１６０１で取得した像高を代入することでフォーカス敏感度Ｓを算出（取得）してもよい。
【０１１２】
続いてステップＳ１６０４では、レンズＭＰＵ１１７は、レンズメモリ１１８から、ステップＳ１６０１で取得した像高、Ｆ値および周波数と、ステップＳ１６０２で取得したズームステートおよびフォーカスステートとに対応した補正データ算出係数を取得する。補正データ算出係数は、式（３）を用いて算出した補正データＰ（図１１）をぼけ拡がり量ｘの関数としての２次の多項式により近似したときの該関数の係数である。
【０１１３】
本実施例では２次式で近似を行うことで得られた補正データ算出係数を用いるが、１次式または３次以上の式で近似を行うことで得られた係数を補正データ算出係数として用いてもよい。
【０１１４】
また、周波数については、焦点検出の周波数帯域がまたがる帯域に対応する補正データ算出係数を取得し、周波数応答性に応じて重みを付けて計算して補正データ算出係数を取得してもよい。
【０１１５】
また本実施例では、レンズユニット１００の個体ごとに図１１に示した補正データ（１１０１〜１１０３）から算出した補正データ算出係数を用いる。しかし、個体差を考慮せず、レンズユニットの種類ごとに設計値としての補正データを用いてもよい。
【０１１６】
次にステップＳ１６０５において、レンズＭＰＵ１１７は、ステップＳ１６０３で取得したフォーカス敏感度およびステップＳ１６０４で取得した補正データ算出係数をカメラＭＰＵ１２５に送信する。
【０１１７】
次にステップＳ１６０６では、カメラＭＰＵ１２５は、図６のステップ６０６で算出した像ずれ量Ｘおよびデフォーカス量ｄｅｆを取得する。
【０１１８】
続いてステップＳ１６０７では、カメラＭＰＵ１２５は、ステップＳ１６０４で取得した補正データ算出係数とステップＳ１６０６で取得した像ずれ量Ｘから算出したぼけ拡がり量ｘとを式（４）に代入することで補正データＰを算出（取得）する。
【０１１９】
本実施例では、ぼけ拡がり量ｘのみを変数とした補正データ算出係数を保持して、補正データを式（４）を用いて算出する。しかし、ぼけ拡がり量ｘ、像高および周波数の３つを変数とした補正データ算出係数を保持し、補正データをこれら３つを変数とする関数を用いて算出してもよい。
【０１２０】
続いてステップＳ１６０８では、カメラＭＰＵ１２５は、ステップＳ１６０７で算出した補正データＰを用いて、ステップＳ１６０３で取得したフォーカス敏感度Ｓを式（５）により補正する。
【０１２１】
次にステップＳ１６０９において、カメラＭＰＵ１２５は、ステップＳ１６０６で取得したデフォーカス量ｄｅｆとステップＳ１６０８で補正したフォーカス敏感度Ｓ’を用いて、式（６）によりフォーカス駆動量ｌを算出する。そして、カメラＭＰＵ１２５およびレンズＭＰＵ１１７は本処理を終了する。
【０１２２】
本実施例では、フォーカス敏感度Ｓと補正データ算出係数をレンズＭＰＵ１１７からカメラＭＰＵ１２５に送信し、カメラＭＰＵ１２５がこれらを用いて補正データを算出した。しかし、ステップＳ１６０６でカメラＭＰＵ１２５が像ずれ量ＸをレンズＭＰＵ１１７に送信し、ステップＳ１６０７でレンズＭＰＵ１１７が補正データを算出してもよい。この場合、レンズＭＰＵ１１７は、算出した補正データをカメラＭＰＵ１２５に送信する。
【０１２３】
また、本実施例では、フォーカス敏感度と補正データをレンズメモリ１１８に記憶する場合について説明したが、これらをＥＰＲＯＭ１２５ｃに記憶してもよい。
【０１２４】
本実施例では、焦点検出の周波数帯域におけるぼけ拡がり量に応じた補正データを用いてフォーカス敏感度を補正する。これにより、どの焦点検出の周波数帯域においても互いに収差が異なる複数の撮像光学系のそれぞれに対して適切なフォーカス敏感度を用いてフォーカス駆動量を算出することができ、高精度な撮像面位相差ＡＦを行うことができる。
【０１２５】
なお、上記各実施例ではフォーカス制御においてフォーカスレンズ１０４を移動させる場合について説明したが、撮像素子１２２をフォーカス素子として移動させてもよい。
（その他の実施例）
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。
【０１２６】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【０１２７】
１００  レンズユニット
１１７  レンズＭＰＵ
１２０  カメラ本体
１２２  撮像素子
１２５  カメラＭＰＵ
１２９  位相差焦点検出部
【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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【図１６】
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【図１７】
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