(57)【要約】【課題】撮影レンズや撮像装置本体の製造ばらつきを加味した高精度な点像強度分布を生成し得る撮像装置及び撮像システムを提供する。【解決手段】被写体位置の一点から発せられ、結像光学系の射出瞳の互いに異なる領域を通過する複数の光束の方向に関する情報と、複数の光束上の点の位置に関する情報とを含むレンズライトフィールドデータと、撮像素子上に配されたマイクロレンズの入射瞳の各領域を通過する光束の撮像素子の受光面における受光強度を示すセンサ受光強度特性とに基づいて、点像強度分布を生成する点像強度分布生成部を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸上の複数の位置の各々における点像強度分布に基づいて算出された、検出された合焦位置を補正するための補正値を記憶装置から読み出し、
前記点像強度分布は、点光源からの光が撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示し、かつレンズの収差のデータ及びセンサ受光強度特性に基づいて予め算出されており、
前記センサ受光強度特性は、前記撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示し、前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束は、前記撮像素子の分割画素によってそれぞれ受光されることを特徴とする情報処理装置。
【請求項２】
前記合焦位置を検出し、かつ前記補正値を用いて前記合焦位置を補正することを特徴とする請求項１記載の情報処理装置。
【請求項３】
結像光学系の射出瞳の一部である第１の瞳部分領域を通過する光束についての前記点像強度分布である第１の点像強度分布に基づいて、かつ前記結像光学系の射出瞳の他の一部である前記第１の瞳部分領域とは相違する第２の瞳部分領域を通過する光束についての前記点像強度分布である第２の点像強度分布に基づいて、第１の合焦位置を算出し、
前記結像光学系の射出瞳の全体の瞳部分領域を通過する光束についての前記点像強度分布に基づいて、第２の合焦位置を算出し、
前記第１の合焦位置と前記第２の合焦位置との差に基づいて、前記補正値を算出することを特徴とする請求項２記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記レンズの収差のデータは更に前記複数の光束についての強度についての情報を含むことを特徴とする請求項１記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記レンズの収差のデータにおける前記複数の光束は、前記撮像素子上の結像位置において一点で交わらないことを特徴とする請求項１記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記複数の光束上の前記点の前記位置の座標は、前記レンズの収差のデータにおいて、結像光学系の光軸が垂直に交わる面上に定められていることを特徴とする請求項１記載の情報処理装置。
【請求項７】
結像光学系のビネッティング情報に応じて、前記レンズの収差のデータの一部を選択的に使用することを特徴とする請求項１記載の情報処理装置。
【請求項８】
レンズの収差のデータを蓄積する第１の記憶装置と、
撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過して、前記撮像素子の分割画素によってそれぞれ受光される複数の光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示すセンサ受光強度特性を蓄積する第２の記憶装置とを備え、
前記レンズの収差のデータ及び前記センサ受光強度特性に基づいて、点光源からの光が前記撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示す点像強度分布を算出し、
光軸上の複数の位置の各々における点像強度分布に基づいて、検出された合焦位置を補正するための補正値を算出することを特徴とする情報処理システム。
【請求項９】
分割画素をそれぞれ含む複数の画素を有し、前記分割画素はそれぞれ撮像光学システムの射出瞳のそれぞれ異なる領域を通過する光束をそれぞれ受光する撮像素子を備え、
光軸上の複数の位置の各々における点像強度分布に基づいて算出された、合焦位置を補正するための補正値を記憶装置から読み出し、
前記合焦位置を検出し、
前記補正値を用いて前記合焦位置を補正し、
前記点像強度分布は、点光源からの光が前記撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示し、かつレンズの収差のデータ及びセンサ受光強度特性に基づいて算出されており、
前記センサ受光強度特性は、前記撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示すことを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
光軸上の複数の位置の各々における点像強度分布に基づいて算出された、検出された合焦位置を補正するための補正値を記憶装置から読み出し、
前記点像強度分布は、点光源からの光が撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示し、かつレンズの収差のデータ及びセンサ受光強度特性に基づいて予め算出されており、
前記センサ受光強度特性は、前記撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示し、前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束は、前記撮像素子の分割画素によってそれぞれ受光されることを特徴とする情報処理方法。
【請求項１１】
レンズの収差のデータを第１の記憶装置に蓄積し、
撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過して、前記撮像素子の分割画素によってそれぞれ受光される複数の光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示すセンサ受光強度特性を第２の記憶装置に蓄積し、
前記レンズの収差のデータ及び前記センサ受光強度特性に基づいて、点光源からの光が前記撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示す点像強度分布を算出し、
光軸上の複数の位置の各々における点像強度分布に基づいて、検出された合焦位置を補正するための補正値を算出することを特徴とする情報処理方法。
【請求項１２】
撮像素子が、分割画素をそれぞれ含む複数の画素を有し、前記分割画素はそれぞれ撮像光学システムの入射瞳のそれぞれ異なる領域を通過する光束をそれぞれ受光する前記撮像素子を用いた撮像方法において、
光軸上の複数の位置の各々における点像強度分布に基づいて算出された、検出された合焦位置を補正するための補正値を記憶装置から読み出し、
前記合焦位置を検出し、
前記補正値を用いて前記合焦位置を補正し、
前記点像強度分布は、点光源からの光が前記撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示し、かつレンズの収差のデータ及びセンサ受光強度特性に基づいて算出され、
前記センサ受光強度特性は、前記撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示すことを特徴とする撮像方法。
【請求項１３】
点光源からの光が撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示す点像強度分布を、かつレンズの収差のデータ及びセンサ受光強度特性に基づいて算出し、
前記センサ受光強度特性は、前記撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示し、前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束は、前記撮像素子の分割画素によってそれぞれ受光されることを特徴とする情報処理装置。
【請求項１４】
レンズの収差のデータ及び前記センサ受光強度特性に基づいて前記点像強度分布を算出することを特徴とする請求項１３記載の情報処理装置。
【請求項１５】
光軸上の複数の位置の各々における点像強度分布に基づいて、検出された合焦位置を補正するための補正値を算出することを特徴とする請求項１３記載の情報処理装置。
【請求項１６】
光軸上の複数の位置の各々における点像強度分布に基づいて、収差を補正するための補正値を算出することを特徴とする請求項１３記載の情報処理装置。
【請求項１７】
合焦位置を検出し、
光軸上の複数の位置の各々における点像強度分布に基づいて、補正値を算出し、
前記合焦位置を前記補正値を用いて補正することを特徴とする請求項１３記載の情報処理装置。
【請求項１８】
結像光学系の射出瞳の一部である第１の瞳部分領域を通過する光束についての点像強度分布である第１の点像強度分布に基づいて、かつ前記結像光学系の射出瞳の他の一部である前記第１の瞳部分領域とは相違する第２の瞳部分領域を通過する光束についての点像強度分布である第２の点像強度分布に基づいて、第１の合焦位置を算出し、
前記結像光学系の射出瞳の全体の瞳部分領域を通過する光束についての点像強度分布に基づいて、第２の合焦位置を算出し、
前記第１の合焦位置と前記第２の合焦位置との差に基づいて補正値を算出することを特徴とする請求項１３記載の情報処理装置。
【請求項１９】
レンズの収差のデータを蓄積する第１の記憶装置と、
撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過して、前記撮像素子の分割画素によってそれぞれ受光される複数の光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示すセンサ受光強度特性を蓄積する第２の記憶装置とを備え、
前記レンズの収差のデータ及び前記センサ受光強度特性に基づいて、点光源からの光が前記撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示す点像強度分布を算出することを特徴とする情報処理システム。
【請求項２０】
分割画素をそれぞれ含む複数の画素を有し、前記分割画素はそれぞれ撮像光学システムの射出瞳のそれぞれ異なる領域を通過する光束をそれぞれ受光する撮像素子を備え、
レンズの収差のデータ及びセンサ受光強度特性に基づいて、点光源からの光が前記撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示す点像強度分布を算出し、
合焦位置を検出し、
光軸上の複数の位置の各々における前記点像強度分布に基づいて補正値を算出し、
前記補正値を用いて前記合焦位置を補正し、
前記センサ受光強度特性は、前記撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示すことを特徴とする撮像装置。
【請求項２１】
点光源からの光が撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示し、かつレンズの収差のデータ及びセンサ受光強度特性に基づいて予め算出された点像強度分布を読み出し、
前記センサ受光強度特性は、前記撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示し、前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束は、前記撮像素子の分割画素によってそれぞれ受光されることを特徴とする情報処理方法。
【請求項２２】
レンズの収差のデータを第１の記憶装置に蓄積し、
撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過して、前記撮像素子の分割画素によってそれぞれ受光される複数の光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示すセンサ受光強度特性を第２の記憶装置に蓄積し、
前記レンズの収差のデータ及び前記センサ受光強度特性に基づいて、点光源からの光が前記撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示す点像強度分布を算出することを特徴とする情報処理方法。
【請求項２３】
分割画素をそれぞれ含む複数の画素を有し、前記分割画素はそれぞれ撮像光学システムの射出瞳のそれぞれ異なる領域を通過する光束をそれぞれ受光する撮像素子を用い、
レンズの収差のデータ及びセンサ受光強度特性に基づいて、点光源からの光が前記撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示す点像強度分布を算出し、
合焦位置を検出し、
光軸上の複数の位置の各々における前記点像強度分布に基づいて補正値を算出し、
前記補正値を用いて前記合焦位置を補正し、
前記センサ受光強度特性は、前記撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示すことを特徴とする撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光束の分布を示す情報と結像光学系の口径情報とに基づいて、焦点検出補正を行う焦点検出装置および光学システムが提案されている。
【０００３】
特許文献１では、光束の分布を示す情報と結像光学系の口径情報とに基づいて、一対の像のズレ量を結像光学系のデフォーカス量に変換するための変換係数を算出することが開示されている。
また、予め算出された点像強度分布に基づいて、焦点検出補正、画像処理を行う撮像装置及び撮像システムが提案されている。
【０００４】
特許文献２では、撮影光学系の収差に起因した、射出瞳を通過する一対の光束による一対の像の形状の相違に応じて定まる所定のオフセット量を取得することが開示されている。
【０００５】
特許文献３では、撮影状態に応じて、入力画像に対して画像回復処理を行うか否かを判定し、画像回復処理を行うと判定された場合に限り、画像回復フィルタを取得し、入力画像に対する画像回復処理を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１２１８９６号公報
【特許文献２】特開２０１３−１７１２５１号公報
【特許文献３】特開２０１４−７４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、撮影レンズや撮像装置本体には、製造ばらつき等が存在する。かかる製造ばらつき等を加味した高精度な点像強度分布を生成することは、容易ではない。
【０００８】
本発明の目的は、撮影レンズや撮像装置本体の製造ばらつき等を加味した高精度な点像強度分布を生成し得る撮像装置及び撮像システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一観点によれば、光軸上の複数の位置の各々における点像強度分布に基づいて算出された検出された合焦位置を補正するための補正値を、レンズの収差のデータ及びセンサ受光強度特性に基づいて算出し、前記点像強度分布は、点光源からの光が撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示し、前記センサ受光強度特性は、前記撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示し、前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束は、前記撮像素子の分割画素によってそれぞれ受光される情報処理装置が提供される。
【００１０】
本発明の別の観点によれば、光軸上の複数の位置の各々における点像強度分布に基づいて算出された、検出された合焦位置を補正するための補正値を記憶装置から読み出し、
前記点像強度分布は、点光源からの光が撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示し、かつレンズの収差のデータ及びセンサ受光強度特性に基づいて予め算出されており、
前記センサ受光強度特性は、前記撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示し、前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束は、前記撮像素子の分割画素によってそれぞれ受光される情報処理方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、撮影レンズや撮像装置本体の製造ばらつき等を加味した高精度な点像強度分布を生成し得る撮像装置及び撮像システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態による撮像装置の構成の概略を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態による撮像装置において用いられる撮像素子の一部を示す平面図である。
【図３】撮像素子の画素部を示す平面図及び断面図である。
【図４】射出瞳と画素部との関係を示す概略図である。
【図５】射出瞳と撮像素子との関係を示す概略図である。
【図６】本発明の第１実施形態による撮像装置のオートフォーカス動作の処理の全体像を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態による撮像装置における焦点検出処理を示すフローチャートである。
【図８】デフォーカス量と像ずれ量と関係を示す図である。
【図９】シェーディングを説明するための概略図である。
【図１０】フィルタの周波数特性を示すグラフである。
【図１１】点像強度分布を説明するための図である。
【図１２】点像強度分布を示す図である。
【図１３】本発明の第１実施形態による撮像装置の点像強度分布生成処理を示すフローチャートである。
【図１４】レンズライトフィールドデータとセンサ受光強度特性と点像強度分布との関係を示す図である。
【図１５】センサ受光強度特性を示す概略図である。
【図１６】撮像素子の型式の相違によるセンサ受光強度特性の相違を示すグラフである。
【図１７】撮像素子を取り付ける際のずれがセンサ受光強度特性に及ぼす影響を示す概略図である。
【図１８】レンズライトフィールドデータを２次元的に示す概略図である。
【図１９】収差の有無と光束の集光との関係を示す概略図である。
【図２０】レンズライトフィールドデータの形成方法を示す概略図である
【図２１】本発明の第１実施形態による撮像装置におけるデフォーカス量補正処理を示すフローチャートである。
【図２２】点像強度分布を示す概略図である。
【図２３】コントラスト評価値を示す概略図である。
【図２４】デフォーカスオフセット量の発生原理を示す概略図である。
【図２５】本発明の第２実施形態による撮像システムの構成を示す概略図である。
【図２６】本発明の第２実施形態による撮像システムの動作の概略を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による撮像装置について図面を用いて説明する。
【００１５】
［撮像装置の構成］
まず、本実施形態による撮像装置の構成について説明する。図１は、本実施形態による撮像装置の構成の概略を示すブロック図である。
なお、ここでは、撮像装置が、レンズ交換式のデジタル一眼レフカメラである場合を例に説明するが、これに限定されるものではない。
【００１６】
本実施形態による撮像装置（カメラ）１０は、レンズユニット１００と撮像装置本体（カメラ本体、ボディ）１２０とを有している。レンズユニット１００は、図１の中央部において点線で示したマウントＭを介して、撮像装置本体（カメラ本体）１２０に接続される。
【００１７】
レンズユニット１００は、撮影レンズ１０５とレンズ駆動／制御系１１９とを含んでいる。
【００１８】
撮影レンズ１０５は、被写体の光学像、即ち、被写体像を形成するためのものである。撮影レンズ１０５は、第１のレンズ群１０１、絞り兼用シャッタ１０２、第２のレンズ群１０３、及び、フォーカスレンズ群（以下、「フォーカスレンズ」という）１０４を含んでいる。第１レンズ群１０１、絞り兼用シャッタ１０２、第２レンズ群１０３、及び、フォーカスレンズ１０４は、被写体の像を撮像素子１２２上に結像するための結像光学系（撮影光学系、撮像光学系）１３３を構成している。
【００１９】
レンズ駆動／制御系１１９は、レンズユニット１００に関する駆動／制御を行うためのものである。レンズ駆動／制御系１１９は、ズームアクチュエータ１１１、絞りシャッタアクチュエータ１１２、フォーカスアクチュエータ１１３、ズーム駆動回路１１４、絞りシャッタ駆動回路１１５、フォーカス駆動回路１１６、及び、レンズＭＰＵ１１７を含んでいる。更に、レンズ駆動／制御系１１９は、レンズメモリ１１８を含んでいる。
【００２０】
第１のレンズ群１０１は、レンズユニット１００の先端部に配されており、光軸方向ＯＡに進退可能に保持されている。絞り兼用シャッタ１０２は、その開口径を調節することによって、撮影時の光量調節を行う。また、絞り兼用シャッタ１０２は、静止画の撮影時には、露光秒時調節用シャッタとしても機能する。絞り兼用シャッタ１０２及び第２のレンズ群１０３は、光軸方向ＯＡに一体的に進退動作する。第２のレンズ群１０３の進退動作と第１のレンズ群１０１の進退動作との連動によって、ズーム機能が実現される。また、フォーカスレンズ１０４を光軸方向ＯＡに進退させることにより、焦点調節が行われる。
【００２１】
ズーム駆動回路１１４は、撮影者によるズーム操作に応じてズームアクチュエータ１１１を駆動し、第１のレンズ群１０１や第２のレンズ群１０３を光軸方向ＯＡに進退動作させることで、ズーム操作を行う。絞りシャッタ駆動回路１１５は、絞りシャッタアクチュエータ１１２を駆動し、絞り兼用シャッタ１０２の開口径を制御することにより、撮影時の光量を調節する。また、絞りシャッタ駆動回路１１５は、静止画の撮影時には、露光秒時の制御をも行う。フォーカス駆動回路１１６は、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ１１３を駆動し、フォーカスレンズ１０４を光軸方向ＯＡに進退動作させることによって、焦点調節を行う。また、フォーカスアクチュエータ１１３は、フォーカスレンズ１０４の現在の位置を検出するレンズ位置検出部としての機能をも有している。
【００２２】
レンズＭＰＵ（MicroProcessor Unit）１１７は、レンズユニット１００に関する様々な演算処理を行い、レンズユニット１００全体の制御を司る。レンズＭＰＵ１１７は、ズーム駆動回路１１４、絞りシャッタ駆動回路１１５、フォーカス駆動回路１１６、及び、レンズメモリ１１８の制御を行う。また、レンズＭＰＵ１１７は、現在のレンズ位置を検出し、後述するカメラＭＰＵ１２５からの要求に基づいて、レンズ位置情報をカメラＭＰＵ１２５に通知する。レンズ位置情報は、フォーカスレンズ１０４の光軸上の位置、結像光学系１３３の射出瞳の光軸上の位置や直径、射出瞳の光束を制限するレンズ枠（図示せず）の光軸上の位置や直径等の情報を含む。レンズメモリ１１８には、自動焦点調節（オートフォーカス）に必要な光学情報や、後述するレンズライトフィールドデータ等が記憶される。
【００２３】
一方、撮像装置本体１２０は、光学的ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１２１と、撮像素子１２２と、撮像装置制御／駆動系（カメラ制御／駆動系）１３１とを含んでいる。
【００２４】
撮像装置制御／駆動系１３１は、撮像素子駆動回路１２３、画像処理回路１２４、カメラＭＰＵ１２５、表示器１２６、操作スイッチ群１２７、メモリ１２８、撮像面位相差焦点検出部１２９、及び、ＴＶＡＦ焦点検出部１３０を含んでいる。
【００２５】
光学的ＬＰＦ１２１は、撮影画像の偽色やモアレを軽減する。
【００２６】
撮像素子１２２は、例えばＣＭＯＳイメージセンサである。撮像素子１２２は、後述するように、位相差方式の焦点検出（撮像面位相差ＡＦ）を行うための信号を出力することができる。撮像素子１２２によって取得される画像データのうちの、撮像面位相差ＡＦのために用い得る画像データは、画像処理回路１２４によって焦点検出用画像データ（焦点検出信号）に変換され、カメラＭＰＵ１２５に入力される。一方、撮像素子１２２によって取得される画像データのうちの、表示、記録、コントラスト方式の焦点検出等のために用い得る画像データは、目的に応じて所定の処理が画像処理回路１２４によって行われ、カメラＭＰＵ１２５に入力される。
【００２７】
撮像素子駆動回路１２３は、撮像素子１２２の動作を制御するものである。撮像素子駆動回路１２３は、撮像素子１２２によって取得される画像信号をＡ／Ｄ変換し、カメラＭＰＵ１２５及び画像処理回路１２４に出力する。画像処理回路１２４は、撮像素子１２２によって取得される画像データに対して、γ変換、カラー補間、ＪＰＥＧ圧縮等を行う。
【００２８】
カメラＭＰＵ（撮像装置ＭＰＵ）１２５は、撮像装置本体１２０に関する様々な演算処理を行い、撮像装置本体１２０全体の制御を司る。カメラＭＰＵ１２５は、撮像素子駆動回路１２３、画像処理回路１２４、表示器１２６、操作スイッチ群１２７、メモリ１２８、撮像面位相差焦点検出部１２９、及び、ＴＶＡＦ焦点検出部１３０の制御を行う。また、カメラＭＰＵ１２５は、マウントＭの信号線を介してレンズＭＰＵ１１７と接続されている。カメラＭＰＵ１２５は、レンズ位置情報の取得を要求するレンズ位置情報取得要求や、所定の駆動量でレンズを駆動することを要求するレンズ駆動要求を、レンズＭＰＵ１１７に対して出力する。また、カメラＭＰＵ１２５は、レンズユニット１００に固有の光学情報も取得する。
【００２９】
カメラＭＰＵ１２５には、撮像装置の動作を制御するプログラムが格納されたＲＯＭ１２５ａ、変数を記憶するＲＡＭ１２５ｂ、センサ受光強度特性や様々なパラメータを記憶するＥＥＰＲＯＭ１２５ｃが内蔵されている。
【００３０】
カメラＭＰＵ１２５は、後述するレンズライトフィールドデータと、後述するセンサ受光強度特性とに基づいて、後述する点像強度分布を生成するための演算を行う。
【００３１】
なお、上述したように、本実施形態では、レンズライトフィールドデータは、例えばレンズメモリ１１８に記憶され、センサ受光強度特性は、例えばＥＥＰＲＯＭ１２５ｃに記憶される。レンズメモリ１１８は、レンズユニット１００側（結像光学系側）の記憶部として機能し、ＥＥＰＲＯＭ１２５は、撮像装置本体１２０側の記憶部として機能する。
【００３２】
表示器１２６は、ＬＣＤ等によって構成されている。表示器１２６は、撮像装置の撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像、撮影後の確認用画像、焦点検出時の合焦状態の表示画像等を表示する。操作スイッチ群１２７は、電源スイッチ、レリーズ（撮影トリガ）スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮影モード選択スイッチ等により構成されている。メモリ１２８は、例えば、フラッシュメモリ等の着脱可能なメモリである。メモリ１２８は、撮影済みの画像を記録する。
【００３３】
撮像面位相差焦点検出部１２９は、画像処理回路１２４による画像処理によって得られる焦点検出用画像データ（焦点検出信号）に基づいて、位相差方式の焦点検出（撮像面位相差ＡＦ）を行う。即ち、撮像面位相差焦点検出部１２９は、撮影光学系１３３の一対の瞳領域を通過する光束によって分割画素２０１、２０２（図２参照）に形成される一対の像のずれ量に基づいて、撮像面位相差ＡＦを行う。なお、撮像面位相差ＡＦについては、後に詳細に説明する。
【００３４】
ＴＶＡＦ焦点検出部１３０は、画像処理回路１２４による画像処理によって得られる画像情報のコントラスト成分によって、ＴＶＡＦ評価値を算出し、コントラスト方式の焦点検出処理（ＴＶＡＦ）を行う。コントラスト方式の焦点検出処理では、フォーカスレンズ１０４を移動させながら、複数のフォーカスレンズ位置においてＴＶＡＦ評価値を算出し、ＴＶＡＦ評価値が最大となるフォーカスレンズ位置を検出する。ＴＶＡＦ評価値は、ピントが合うにつれて大きくなり、合焦点において最大となる。
【００３５】
［撮像素子］
次に、本実施形態による撮像装置において用いられる撮像素子について説明する。図２は、本実施形態による撮像装置において用いられる撮像素子の一部を示す平面図である。
【００３６】
本実施形態において用いられる撮像素子１２２は、上述したように、例えばＣＭＯＳイメージセンサである。撮像素子１２２の画素アレイ領域（図示せず）には、撮像画素（画素）２００（図２参照）が２次元的、即ち、マトリクス状に配列されている。画素アレイ領域の周囲には、読み出し回路を含む周辺回路（図示せず）が配されている。図２においては、赤色（Ｒ）に感応する撮像画素が符号２００Ｒを用いて示されており、緑色（Ｇ）に感応する撮像画素が符号２００Ｇを用いて示されており、青色（Ｂ）に感応する撮像画素が符号２００Ｂを用いて示されている。感応する色を特に区別しないで説明する場合には、符号２００を用いて説明することとする。
【００３７】
各々の撮像画素２００は、２つの分割画素（分割領域）２０１、２０２をそれぞれ含んでいる。即ち、各々の撮像画素２００は、２列×１行に配列された第１の分割画素２０１と第２の分割画素２０２をそれぞれ含んでいる。第１の分割画素２０１の重心は、撮像画素２００において−Ｘ方向に偏心している。第２の分割画素２０２の重心は、撮像画素２００において＋Ｘ方向に偏心している。
【００３８】
図２には、４列×４行の撮像画素２００の配列が抜き出して示されている。１つの撮像画素２００は、２つの分割画素２０１、２０２を含むため、図２には、８列×４行の分割画素２０１，２０２の配列が抜き出して示されている。
【００３９】
２列×２行の撮像画素２００によって、１つの画素群２０３が構成されている。図２においては、各々の画素群２０３を太い実線を用いて示している。１つの画素群２０３は、赤色に感応する１つの撮像画素２００Ｒと、緑色に感応する２つの撮像画素２００Ｇと、青色に感応する１つの撮像画素２００Ｂとにより構成されている。赤色に感応する撮像画素２００Ｒは、画素群２０３のうちの左上の位置に配されている。緑色に感応する撮像画素２００Ｇは、画素群２０３のうちの右上と左下の位置に配されている。青色に感応する撮像画素２００Ｂは、画素群２０３のうちの右下の位置に配されている。このような画素配列は、ベイヤー配列と称されている。
【００４０】
このような画素群２０３が撮像素子１２２の撮像面（受光面）に２次元的に多数配置されているため、撮像素子１２２は明瞭且つ高精度な撮影画像を取得することができる。
【００４１】
撮像画素２００のピッチ（周期）Ｐは、例えば４μｍに設定されている。列方向（Ｘ軸方向）における撮像画素２００の配列数は、例えば５５７５に設定されており、行方向（Ｙ軸方向）における撮像画素２００の配列数は、例えば３７２５個に設定されている。即ち、撮像素子１２２の画素数（有効画素数）Ｎは、例えば約２０７５万画素に設定されている。なお、撮像素子１２２の水平方向（列方向、横方向）（図２における紙面左右方向）をＸ軸方向とし、撮像素子１２２の垂直方向（行方向、縦方向）（図２における紙面上下方向）をＹ軸方向とする。また、撮像素子１２２の撮像面の法線方向（図２における紙面法線方向）をＺ軸方向とする。
【００４２】
上述したように、各々の撮像画素２００は、２列×１行で配列された第１の分割画素２０１と第２の分割画素２０２とによってそれぞれ構成されている。このため、列方向（Ｘ軸方向）における分割画素２０１、２０２のピッチ（周期）ＰＡＦは、例えば２μｍとなっている。列方向（Ｘ軸方向）における分割画素２０１、２０２の数は、例えば１１１５０となっている。行方向（Ｙ軸方向）における分割画素２０１、２０２の数は、例えば３７２５となっている。撮像素子１２２の分割画素数ＮＡＦは、例えば約４１５０万画素となっている。
【００４３】
図３は、撮像素子の画素部を示す平面図及び断面図である。図３（ａ）は、撮像素子の画素部を示す平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ′線断面図である。図３（ｂ）には、光軸３０３が一点鎖線を用いて示されており、撮像素子１２２の受光面（撮像面）３０４が破線を用いて示されている。図３では、撮像素子に設けられている複数の画素（撮像画素、画素部）２００のうちの１つを抜き出して示している。
【００４４】
図３に示すように、各々の撮像画素２００は、複数の領域（分割画素）２０１、２０２にそれぞれ分割されている。具体的には、撮像画素２００は、Ｘ方向に２分割されており、Ｙ方向には分割されていない。このように、本実施形態では、各々の撮像画素２００が、２つの領域２０１、２０２にそれぞれ分割されている。
【００４５】
一方の分割画素２０１における基板３００内には、第１の分割画素２０１の光電変換部（第１の光電変換部）３０１が形成されている。他方の分割画素２０２における基板３００内には、第２の分割画素２０２の光電変換部（第２の光電変換部）３０２が形成されている。第１の光電変換部３０１の重心は、＋Ｘ方向に偏心している。第２の光電変換部３０２の重心は、−Ｘ方向に偏心している。
【００４６】
光電変換部３０１、３０２は、例えば、ｐ型層とｎ型層の間にイントリンシック層を挟んだｐｉｎ構造のフォトダイオードにより構成されている。
【００４７】
なお、光電変換部３０１、３０２は、ｐｉｎ構造のフォトダイオードに限定されるものではなく、イントリンシック層が省略された、ｐｎ接合のフォトダイオードであってもよい。
【００４８】
光電変換部３０１、３０２が形成された基板３００上には、絶縁層３１１や配線層３０７等が適宜形成されている。絶縁層３１１や配線層３０７等が形成された基板３００上には、カラーフィルタ３０６が形成されている。
【００４９】
なお、撮像画素２００Ｒ、２００Ｇ、２００Ｂ毎にカラーフィルタ３０６の分光透過率を異ならせてもよいし、カラーフィルタ３０６を適宜省略するようにしてもよい。
【００５０】
カラーフィルタ３０６が配された基板３００上には、各々の撮像画素２００に入射される光を集光するためのマイクロレンズ３０５がそれぞれ配されている。
【００５１】
各々の画素２００に入射される光は、マイクロレンズ３０５によって集光され、カラーフィルタ３０６で分光された後、第１の光電変換部３０１と第２の光電変換部３０２とに達する。
【００５２】
光電変換部３０１、３０２では、受光量に応じて電子とホール（正孔）とが対生成される。対生成された電子とホールは、空乏層で分離される。負電荷である電子はｎ型層３０９、３１０に蓄積され、正電荷であるホールは定電圧源（不図示）に接続されたｐ型層を通じて撮像素子１２２の外部へ排出される。
【００５３】
光電変換部３０１、３０２のｎ型層３０９、３１０にそれぞれ蓄積された電子は、転送ゲート（図示せず）を介して、静電容量部（ＦＤ）（図示せず）に転送され、電圧信号に変換される。
【００５４】
図４は、瞳領域と画素部との対応関係を示す概略図である。図４の下側の図は、画素部の断面図であり、図４の上側の図は、画素部側から見た射出瞳面の平面図である。
【００５５】
図４に示すように、瞳領域（射出瞳）５００は、第１の瞳部分領域５０１と第２の瞳部分領域５０２とを含んでいる。
【００５６】
第１の瞳部分領域５０１の重心は、瞳領域５００において＋Ｘ方向に偏心している。一方、上述したように、第１の分割画素２０１の重心は、撮像画素２００において−Ｘ方向に偏心している。そして、瞳領域５００と画素部２００との間にはマイクロレンズ３０５が存在している。このため、第１の瞳部分領域５０１と第１の分割画素２０１とは共役関係となっており、第１の瞳部分領域５０１を通過する光束は、第１の分割画素２０１において受光される。
【００５７】
第２の瞳部分領域５０２の重心は、瞳領域５００において−Ｘ方向に偏心している。一方、上述したように、第２の分割画素２０２の重心は、撮像画素２００において＋Ｘ方向に偏心している。そして、瞳領域５００と画素部２００との間にはマイクロレンズ３０５が存在している。このため、第２の瞳部分領域５０２と第２の分割画素２０２とは共役関係になっており、第２の瞳部分領域５０２を通過する光束は、第２の分割画素２０２において受光される。
【００５８】
上述したように、瞳領域５００は、第１の瞳部分領域５０１と第２の瞳部分領域５０２とを含んでいる。また、上述したように、撮像画素２００は、第１の分割画素２０１と第２の分割画素２０２とを含んでいる。このため、第１の瞳部分領域５０１と第２の瞳部分領域５０２とを含む瞳領域５００を通過する光束は、第１の分割画素２０１と第２の分割画素２０２とを含む撮像画素２００において受光される。
【００５９】
図５は、射出瞳と撮像素子との関係を示す概略図である。
【００６０】
ある点８０１ａから発せられた複数の光束は、互いに異なる瞳部分領域５０１，５０２をそれぞれ通過し、ある画素２００ａの第１の分割画素３０１ａと第２の分割画素３０２ａとによってそれぞれ受光される。
【００６１】
また、他の点８０１ｂから発せられた複数の光束は、互いに異なる瞳部分領域５０１，５０２をそれぞれ通過し、他の画素２００ｂの第１の分割画素３０１ｂと第２の分割画素３０２ｂとによってそれぞれ受光される。
【００６２】
なお、ここでは、瞳領域５００を水平方向（Ｘ方向）に２つに分割する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。必要に応じて、垂直方向（Ｙ方向）に瞳領域５００を分割してもよい。
【００６３】
また、ここでは、第１の分割画素２０１と第２の分割画素２０２とにより撮像画素２００を構成する場合を例に説明したが、撮像画素２００と別個に第１の焦点検出画素と第２の焦点検出画素とを適宜配置するようにしてもよい。
【００６４】
撮像素子１２２にマトリクス状に配列された撮像画素２００の各々の第１の分割画素２０１により検出される信号（受光信号）の集合体によって、第１の焦点検出信号（第１の焦点検出用画像データ）が構成される。また、撮像素子１２２にマトリクス状に配列された撮像画素２００の各々の第２の分割画素２０２により検出される信号（受光信号）の集合体によって、第２の焦点検出信号（第２の焦点検出用画像データ）が構成される。こうして得られた第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号とを用いて焦点検出が行われる。また、各々の第１の分割画素２０１により検出される信号と各々の第２の分割画素２０２により検出される信号とを加算した信号の集合体によって、有効画素数Ｎの撮像信号（撮像画像）が構成される。
【００６５】
［オートフォーカス動作の全体像］
次に、本実施形態による撮像装置のオートフォーカス動作の処理の全体像について図６を用いて説明する。図６は、本実施形態による撮像装置のオートフォーカス動作の処理の全体像を示すフローチャートである。
【００６６】
まず、図６に示すように、焦点検出処理が行われる（ステップＳ６０１）。焦点検出処理においては、図７を用いて後述するようにデフォーカス量が算出される。
【００６７】
次に、点像強度分布生成処理が行われる（ステップＳ６０２）。具体的には、ステップＳ６０１において算出されたデフォーカス量の近傍の複数位置における点像強度分布を生成する。点像強度分布生成処理は、点像強度分布生成手段（点像強度分布生成部）として機能し得るカメラＭＰＵ１２５によって行われる。本実施形態において、このように点像強度分布を生成するのは、焦点検出処理（ステップＳ６０１）において算出されたデフォーカス量に対して高精度な補正を行うことを可能とし、ひいては最良像面位置に設定することを可能とするためである。
【００６８】
次に、デフォーカス量補正処理が行われる（ステップＳ６０３）。具体的には、点像強度分布生成処理（ステップＳ６０２）において得られた複数のデフォーカス量の各々における点像強度分布を用いて補正値を算出し、焦点検出処理（ステップＳ６０１）において算出されたデフォーカス量に対して当該補正値を用いて補正する。
【００６９】
次に、撮影レンズ１０５の駆動が行われる（ステップＳ６０４）。具体的には、デフォーカス量補正処理（ステップＳ６０３）において得られた補正後のデフォーカス量に基づいて、撮影レンズ１０５が駆動される。
【００７０】
次に、合焦判定処理が行われる（ステップＳ６０５）。合焦と判定された場合には（ステップＳ６０５においてＹＥＳ）、オートフォーカス動作を終了する。
【００７１】
一方、合焦と判定されなかった場合には（ステップＳ６０５においてＮＯ）、ステップＳ６０１に戻り、オートフォーカス動作の処理が再度行われる。
【００７２】
図６を用いて全体像を示した本実施形態による撮像装置のオートフォーカス動作の詳細を、以下に説明する。
【００７３】
［焦点検出］
図６を用いて概略を説明した焦点検出処理（ステップＳ６０１）について以下に詳細に説明を行うが、具体的な焦点検出処理を説明するに先立って、デフォーカス量と像ずれ量との関係について図８を用いて説明する。
【００７４】
図８は、デフォーカス量と像ずれ量との関係を示す図である。なお、撮像面８００には、上述した撮像素子１２２が配されているが、図８においては図示を省略している。図４及び図５を用いて上述したように、結像光学系の射出瞳５００は、第１の瞳部分領域５０１と第２の瞳部分領域５０２とに２分割されている。
【００７５】
図８における符号ｄは、被写体の結像位置（結像点）と撮像面との間の距離、即ち、デフォーカス量を示している。デフォーカス量ｄの大きさは｜ｄ｜で表される。被写体の結像位置が撮像面の手前に位置している状態、即ち、前ピン状態の場合には、デフォーカス量の符号は負となる（ｄ＜０）。被写体の結像位置が撮像面より奥に位置している状態、即ち、後ピン状態の場合には、デフォーカス量の符号は正となる（ｄ＞０）。被写体の結像位置が撮像面に位置している状態、即ち、合焦状態である場合には、デフォーカス量ｄは０である。
【００７６】
図８のように被写体８０１が位置している場合には、合焦状態（ｄ＝０）となる。また、図８のように被写体８０２が位置している場合には、前ピン状態（ｄ＜０）となる。前ピン状態（ｄ＜０）も後ピン状態（ｄ＞０）も、デフォーカス状態（｜ｄ｜＞０）に該当する。
【００７７】
前ピン状態（ｄ＜０）においては、被写体８０２からの光束のうちの、第１の瞳部分領域５０１を通過した光束は、撮像面８００の手前で集光した後、光束の重心位置Ｇ１を中心として幅Γ１で広がり、撮像面８００においてボケた像となる。撮像面８００に達したボケた像は、撮像素子１２２に配された撮像画素２００の第１の分割画素２０１によって受光され、第１の焦点検出信号が生成される。こうして、幅Γ１でボケた被写体８０２の像が、撮像面８００上の重心位置Ｇ１において、第１の焦点検出信号として検出される。
【００７８】
また、前ピン状態（ｄ＜０）においては、被写体８０２からの光束のうちの、第２の瞳部分領域５０２を通過した光束は、撮像面８００の手前で集光した後、光束の重心位置Ｇ２を中心として幅Γ２で広がり、撮像面８００においてボケた像となる。撮像面８００に達したボケた像は、撮像素子１２２に配された撮像画素２００の第２の分割画素２０２によって受光され、第２の焦点検出信号が生成される。こうして、幅Γ２でボケた被写体８０２の像が、撮像面８００上の重心位置Ｇ２において、第２の焦点検出信号として検出される。
【００７９】
被写体像のボケ幅Γ１、Γ２は、デフォーカス量ｄの大きさ｜ｄ｜が増加するのに伴って、概ね比例して増加していく。また、第１の焦点検出信号が示す被写体像と第２の焦点検出信号が示す被写体像との間の像ずれ量ｐ（光束の重心位置の差（Ｇ１−Ｇ２））の大きさ｜ｐ｜も、デフォーカス量ｄの大きさ｜ｄ｜が増加するのに伴って、概ね比例して増加していく。
【００８０】
後ピン状態（ｄ＞０）の場合には、第１の焦点検出信号が示す被写体像と第２の焦点検出信号が示す被写体像との間の像ずれ方向が、前ピン状態の場合に対して反対の方向となること以外は、前ピン状態の場合と同様である。
【００８１】
デフォーカス量と像ずれ量との間には、上記のような関係がある。即ち、デフォーカス量ｄの大きさが増加するのに伴い、第１焦点検出信号が示す被写体像と第２の焦点検出信号が示す被写体像との間の像ずれ量ｐの大きさが増加する。このような関係が成立するため、像ずれ量ｐ、即ち、位相差に基づいてデフォーカス量ｄを算出することが可能である。位相差（像ずれ量）に基づいてデフォーカス量の検出が行われる焦点検出は、位相差方式の焦点検出と称される。
【００８２】
位相差方式の焦点検出では、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号とを相対的にシフトさせることにより、これらの焦点検出信号の一致度を示す相関量を計算し、相関（信号の一致度）が良好となるときのシフト量に基づいて像ずれ量ｐを検出する。デフォーカス量ｄの大きさが増加するのに伴い、第１の焦点検出信号が示す被写体像と第２の焦点検出信号が示す被写体像との間の像ずれ量ｐの大きさが増加するため、像ずれ量ｐをデフォーカス量ｄに換算することが可能である。像ずれ量ｐに基づいて算出されたデフォーカス量は、検出デフォーカス量（算出デフォーカス量）と称される。検出デフォーカス量は、実際のデフォーカス量（実デフォーカス量）と完全に一致しているとは限らない。このため、本実施形態では、算出されたデフォーカス量（ステップＳ７０６）に対して、後述するように、補正の処理（ステップＳ２１０５）が行われることとなる。
【００８３】
図７は、本実施形態による撮像装置における焦点検出処理を示すフローチャートである。図７は、図６を用いて概略を説明した焦点検出処理（ステップＳ６０１）を詳細に説明するためのものである。
【００８４】
図７に示す焦点検出処理は、撮像素子１２２、画像処理回路１２４、カメラＭＰＵ１２５、及び、撮像面位相差焦点検出部１２９が協業することにより実行される。これらの構成要素は、焦点検出信号生成手段（焦点検出信号生成部）及び焦点検出手段（焦点検出部）として機能する。
【００８５】
まず、被写体（合焦対象物）の位置に応じた撮像素子１２２上の領域が、焦点検出領域（図示せず）として設定される（ステップＳ７０１）。
【００８６】
次に、焦点検出領域内の第１の分割画素２０１の受光信号から生成される第１の焦点検出信号と、焦点検出領域内の第２の分割画素２０２の受光信号から生成される第２の焦点検出信号とが、焦点検出信号生成手段により取得される（ステップＳ７０２）。
【００８７】
次に、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号とに対して、シェーディング補正の処理（光学補正処理）がそれぞれ行われる（ステップＳ７０３）。
【００８８】
ここで、シェーディングについて図９を用いて説明する。図９は、シェーディングを説明するための概略図である。
【００８９】
図９（ａ）は、結像光学系１３３の射出瞳距離Ｄｌと撮像素子側で定めた射出瞳距離Ｄｓとが等しい場合を示している。この場合には、中心像高においても周辺像高においても、結像光学系１３３の射出瞳４００を通過する光束が、第１の瞳部分領域５０１と第２の瞳部分領域５０２とにより概ね均等に分割される。
【００９０】
図９（ｂ）は、結像光学系１３３の射出瞳距離Ｄｌが撮像素子側で定めた射出瞳距離Ｄｓより短い場合を示している。この場合には、周辺像高において、結像光学系１３３の射出瞳と撮像素子１２２の入射瞳との間で瞳ずれが生じる。このため、結像光学系１３３の射出瞳４００を通過する光束が、第１の瞳部分領域５０１と第２の瞳部分領域５０２とによって不均一に分割されてしまう。即ち、図９（ｂ）に示すように、結像光学系１３３の射出瞳距離Ｄｌが撮像素子側で定めた射出瞳距離Ｄｓより短い場合には、周辺像高における瞳分割が不均一になる。
【００９１】
図９（ｃ）は、結像光学系１３３の射出瞳距離Ｄｌが撮像素子側で定めた射出瞳距離Ｄｓより長い場合を示している。この場合にも、周辺像高において、結像光学系１３３の射出瞳と撮像素子１２２の入射瞳との間で瞳ずれが生じる。このため、結像光学系１３３の射出瞳４００を通過する光束が、第１の瞳部分領域５０１と第２の瞳部分領域５０２とによって不均一に分割されてしまう。即ち、図９（ｃ）に示すように、結像光学系１３３の射出瞳距離Ｄｌが撮像素子側で定めた射出瞳距離Ｄｓより長い場合にも、周辺像高における瞳分割が不均一になる。
【００９２】
周辺像高において瞳分割が不均一になるのに伴い、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号の強度も不均一になる。即ち、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号とのうちの一方の強度が大きくなり、他方の強度が小さくなる。このような現象は、シェーディングと称される。
【００９３】
位相差方式の焦点検出では、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号との相関（信号の一致度）に基づいて、検出デフォーカス量（合焦位置）が算出される。瞳ずれによるシェーディングが生じると、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号との相関（信号の一致度）が低下する場合がある。よって、位相差方式の焦点検出では、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号との相関（信号の一致度）を改善し、焦点検出精度を向上するために、シェーディング補正処理（光学補正処理）を行うことが望ましい。
【００９４】
シェーディング補正処理は、以下のようにして行われる。
【００９５】
まず、焦点検出領域の像高、撮影レンズ（結像光学系）のＦ値及び射出瞳距離に応じて、第１の焦点検出信号を補正するための第１のシェーディング補正係数、及び、第２の焦点検出信号を補正するための第２のシェーディング補正係数をそれぞれ生成する。
【００９６】
そして、第１のシェーディング補正係数を第１の焦点検出信号に乗算し、第２のシェーディング補正係数を第２の焦点検出信号に乗算する。
【００９７】
こうして、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号に対するシェーディング補正処理（光学補正処理）が行われる（ステップＳ７０３）。
【００９８】
次に、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号とに対してフィルタ処理が行われる（ステップＳ７０４）。図１０は、フィルタ処理において用いられるフィルタの周波数特性の例を示すグラフである。図１０の実線は、フィルタの周波数特性の一例を示している。図１０の一点鎖線は、フィルタの周波数特性の他の例を示している。横軸は空間周波数を示しており、縦軸はフィルタ係数を示している。
【００９９】
デフォーカス量が大きい状態で焦点検出を行うことが前提となる場合には、低周波帯域が通過帯域に含まれているフィルタを用いてフィルタ処理を行えばよい。従って、この場合には、図１０の実線で示すような周波数特性のフィルタを用いることができる。
【０１００】
一方、デフォーカス量が大きい状態のみならず、デフォーカス量が小さい状態においても焦点検出を行い得るようにする場合には、高周波帯域までもが通過帯域に含まれているフィルタを用いることが好ましい。この場合には、図１０において１点鎖線で示すような周波数特性のフィルタ、即ち、低周波領域のみならず高周波帯域までもが通過帯域に含まれているフィルタを用いることが好ましい。
【０１０１】
こうして、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号とに対してフィルタ処理が行われる（ステップＳ７０４）。
【０１０２】
次に、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号とを相対的に瞳分割方向にシフトさせる処理であるシフト処理が行われ、これらの信号の一致度を示す相関量が算出される（ステップＳ７０５）。かかるシフト処理は、フィルタ処理が行われた第１の焦点検出信号とフィルタ処理が行われた第２の焦点検出信号とを用いて行われる。
【０１０３】
シフト処理によるシフト量をｓ１、シフト量ｓ１のシフト範囲をΓ１とすると、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号との一致度を示す相関量ＣＯＲは、以下のような式（１）により算出される。ここで、Ａ（ｋ）は、第１の焦点検出信号のうちのｋ番目の信号を示しており、Ｂ（ｋ）は、第２の焦点検出信号のうちのｋ番目の信号を示している。Ｗは、焦点検出領域に対応する番号ｋの範囲である。
【数１】
2020129147.tif 000003
【０１０４】
相関量ＣＯＲの算出においては、ｋ番目の信号である第１の焦点検出信号Ａ（ｋ）からｋ−ｓ１番目の信号である第２の焦点検出信号Ｂ（ｋ−ｓ１）を減算することにより、シフト減算信号が生成され、かかるシフト減算信号の絶対値が求められる。焦点検出領域に対応する範囲Ｗ内で番号ｋの値を順次変化させ、シフト減算信号の絶対値の総和を求めることにより、相関量ＣＯＲ（ｓ１）が算出される。必要に応じて、各行毎に算出された相関量（評価値）を、シフト量毎に、複数行に渡って加算しても良い。
【０１０５】
こうして、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号との一致度を示す相関量が、シフト量ｓ１毎に算出される（ステップＳ７０５）。
【０１０６】
次に、デフォーカス量算出処理が行われる（ステップＳ７０６）。デフォーカス量の算出処理においては、まず、相関量が最小値となるときのシフト量ｓ１に基づいて、像ずれ量ｐ１が算出される。そして、算出された像ずれ量ｐ１に、焦点検出領域の像高と、撮影レンズ（結像光学系）１０５のＦ値と、射出瞳距離に応じた変換係数Ｋとを乗算することにより、デフォーカス量（検出デフォーカス量）が算出される。
【０１０７】
こうして、位相差方式の焦点検出により、デフォーカス量が算出される。こうして算出されたデフォーカス量は、上述したように、実際のデフォーカス量（実デフォーカス量）と完全に一致しているとは限らない。このため、本実施形態では、デフォーカス量算出処理（ステップＳ７０６）において算出されたデフォーカス量に対して、後述するように、補正の処理（ステップＳ２１０５）が行われることとなる。
【０１０８】
［点像強度分布］
図６を用いて概略を説明した点像強度分布の生成（ステップＳ６０２）について後に詳細に説明を行うが、点像強度分布の生成について具体的な説明を行うに先立って、点像強度分布について以下に説明する。
【０１０９】
図１１は、点像強度分布を説明するための図である。図１１（ａ）は、デフォーカス量の相違による点像強度分布の相違と、像高の相違による点像強度分布の相違とを説明するための図である。図１１（ｂ）は、絞り値の相違による点像強度分布の相違を説明するための図である。図１１（ｃ）は、レンズ収差の有無による点像強度分布の相違を説明するための図である。
【０１１０】
図１２は、点像強度分布を示す図である。図１２の横軸は撮像素子１２２の撮像面における水平方向（Ｘ方向）の位置を示しており、図１２の縦軸は光の強度を示している。
【０１１１】
図１２（ａ）は、中央像高における点光源１１０１からの光が位置１１１１に位置する撮像面に達した際の点像強度分布を示している。図１２（ｂ）は、中央像高における点光源１１０１からの光が位置１１１２に位置する撮像面に達した際の点像強度分布を示している。図１２（ｃ）は、周辺像高における点光源１１０２からの光が位置１１１１に位置する撮像面に達した際の点像強度分布を示している。図１２（ｄ）は、絞り１１３１ｂの開口を狭めた際の点像強度分布を示している。図１２（ｅ）は、レンズ収差が存在する場合の点像強度分布を示している。
【０１１２】
点像強度分布は、点光源からの光が撮像素子の受光面（撮像面）において受光される際の、光の強度分布を示すものである。図１２に示すように、デフォーカス量の相違、像高の相違、絞り値の相違、レンズ収差の相違によって点像強度分布が相違する。
【０１１３】
デフォーカス量の相違による点像強度分布の相違は、図１２（ａ）と図１２（ｂ）とを用いて説明することができる。図１２（ａ）は、点光源１１０１からの光束が結像する位置１１１１に撮像素子１２２の撮像面が位置しているものである。図１２（ｂ）は、点光源１１０１からの光束が結像する位置１１１１の手前の位置１１１２に撮像素子１２２の撮像面が位置しているものである。即ち、図１２（ａ）は、デフォーカス量がゼロの場合であり、図１２（ｂ）は、デフォーカス量がゼロではない場合である。図１２（ａ）と図１２（ｂ）とを比較して分かるように、デフォーカス量が異なると、点像強度分布の広がりや点像強度分布のピーク値に相違が生じる。
【０１１４】
このように、点像強度分布は、デフォーカス量の相違に応じて相違するものである。本実施形態では、後述するように、点像強度分布の算出を行うが、光束の情報がベクトル形式で表現された後述するレンズライトフィールドデータを用いるため、デフォーカス量の相違に応じてこのように相違する点像強度分布を算出することが可能である。
【０１１５】
像高の相違による点像強度分布の相違は、図１２（ａ）と図１２（ｃ）とを用いて説明することができる。図１２（ａ）は、中央像高の点光源１１０１からの光束が位置１１１１に位置する撮像素子１２２の撮像面に結像される場合を示している。図１２（ｃ）は、周辺像高の点光源１１０２からの光束が位置１１１１に位置する撮像素子１２２の撮像面に結像される場合を示している。中央像高の点光源１１０１からの光束１１２１ａと周辺像高の点光源１１０２からの光束１１２２ａとは、撮影レンズ１０５に対する入射角が相違し、撮像素子１２２の撮像面への入射角も相違する。このため、図１２（ａ）と図１２（ｃ）とを比較して分かるように、像高の相違は点像強度分布の形状の対称性に影響を与える。即ち、図１２（ａ）では、点像強度分布の形状は左右対称となっているが、図１２（ｃ）では、点像強度分布の形状が左右対称になっておらず、偏りが生じている。
【０１１６】
このように、点像強度分布は、像高の相違によって相違するものである。従って、後述するレンズライトフィールドデータは、像高毎に保持する必要がある。
【０１１７】
絞り値の相違による点像強度分布の相違は、図１２（ａ）と図１２（ｄ）とを用いて説明することができる。図１２（ａ）は、図１１（ａ）に対応するものであり、絞り１１３１ａの開口が比較的大きい場合を示している。図１２（ｄ）は、図１１（ｂ）に対応するものであり、絞り１１３１ｂの開口が比較的小さい場合を示している。絞り１１３１ａと絞り１１３１ｂとでは開口の大きさが互いに相違するため、絞り１１３１ａ、１１３１ｂを通過する光束の幅は互いに相違することとなる。このため、撮像素子１２２の撮像面に到達する光束の範囲に相違が生じる。図１２（ａ）と図１２（ｄ）とを比較して分かるように、絞り値の相違は、点像強度分布の広がりに相違を生じさせ、また、点像強度分布のピーク値に相違を生じさせる。ただし、ここでは、回折の影響については考慮していない。
【０１１８】
このように、絞り値を小さくするに伴って、光束１１２１ａが絞り１１３１ｂによってケラレるため、即ち、ビネッティングが生ずるため、撮像素子１２２の撮像面に到達する光束の範囲が限定される。このため、後述するように、ビネッティング情報に基づいて、レンズライトフィールドデータのうちの一部が選択的に用いられる。
【０１１９】
レンズの収差の相違による点像強度分布の相違は、図１２（ａ）と図１２（ｅ）とを用いて説明することができる。図１２（ａ）は、図１１（ａ）に対応するものであり、収差が存在しない場合を示している。図１２（ｅ）は、図１１（ｃ）に対応するものであり、収差が存在する場合を示している。図１１（ａ）に示す光束１１２１ａと図１１（ｃ）に示す光束１１２１ｃとでは、レンズで屈折した後における光路が異なり、収差が存在する場合には、図１１（ｃ）に示すように光束が一点で交わらない。図１２（ａ）と図１２（ｅ）とを比較して分かるように、レンズの収差の相違は点像強度分布に相違を生じさせる。収差が存在する場合には、光束が一点で交わらないため、前ピン、後ピンのいずれにおいても、図１２（ａ）に示す点像強度分布の形状に対して相似形ではなくなり、焦点検出時においてオフセットが発生する原因となる。なお、オフセットに関しては、後に詳述することとする。
【０１２０】
このように、デフォーカス量、像高、絞り値、収差等の相違によって、点像強度分布に相違が生ずる。
【０１２１】
［点像強度分布生成処理］
次に、点像強度分布生成処理について図１３を用いて説明する。図１３は、本実施形態による撮像装置における点像強度分布生成処理を示すフローチャートである。図１３は、図６を用いて概略を説明した点像強度分布生成処理（ステップＳ６０２）を詳細に説明するためのものである。
【０１２２】
図１３に示す点像強度分布生成処理は、ＲＯＭ１２５ａ、レンズメモリ１１８、及び、カメラＭＰＵ１２５等が協業することにより実行される。ＲＯＭ１２５ａは、センサ受光強度特性記憶手段（センサ受光強度特性記憶部）として機能する。レンズメモリ１１８は、レンズライトフィールドデータ記憶手段（レンズライトフィールドデータ記憶部）として機能する。カメラＭＰＵ１２５は、点像強度分布生成手段（点像強度分布生成部）として機能する。
【０１２３】
まず、焦点検出処理（ステップＳ６０１）を行った際の条件、即ち、焦点検出条件を取得する（ステップＳ１３０１）。焦点検出条件は、像高、絞り値、レンズのズームステート、レンズのフォーカスステート等、焦点検出を行った際の情報である。
【０１２４】
次に、デフォーカス量算出処理（ステップＳ７０６）において算出したデフォーカス量を取得する（ステップＳ１３０２）。
【０１２５】
次に、センサ受光強度特性を取得する（ステップＳ１３０３）。かかるセンサ受光強度特性は、撮像素子１２２に固有の特性であるため、センサ受光強度特性記憶手段であるＲＯＭ１２５ａに予め記憶されている。センサ受光強度特性は、撮像素子上に配されたマイクロレンズの入射瞳の各領域を通過する光束の撮像素子１２２の受光面３０４における受光強度を示すものである。換言すれば、センサ受光強度特性は、撮像素子１２２の各々の画素に到達する光束の撮像素子１２２の受光面３０４における受光強度分布を示すものである。なお、センサ受光強度特性については、後に詳述することとする。
【０１２６】
次に、レンズライトフィールドデータを取得する（ステップＳ１３０４）。レンズライトフィールドデータは、レンズに固有のデータであるため、レンズライトフィールドデータ記憶手段であるレンズメモリ１１８に予め記憶されている。レンズメモリ１１８には、焦点検出条件及びデフォーカス量に応じた様々なレンズライトフィールドデータが記憶されている。従って、ステップＳ１３０１で取得された焦点検出条件とステップＳ１３０２で取得されたデフォーカス量とに応じたレンズライトフィールドデータが、レンズメモリ１１８から読み出される。レンズライトフィールドデータは、被写体位置の一点から発せられ、結像光学系の射出瞳の互いに異なる領域を通過する複数の光束の方向に関する情報と、各々の光束上の点の位置に関する情報とを含むものである。レンズライトフィールドデータは、光束の方向に関する情報と光束上の点の位置に関する情報に加え、光束の強度に関する情報を更に有していてもよい。なお、ここで、光束の強度に関する情報とは、レンズの透過率分布を加味した情報である。また、光束の強度はベクトルの長さ成分で表現されるため、光束の方向と、光束上の点の位置と、光束の強度に関する情報とを有するレンズライトフィールドデータは、光束の始点と終点に関する情報で表現することもできる。なお、レンズライトフィールドデータの詳細については、後に詳述することとする。
【０１２７】
次に、ステップＳ１３０４で読み出したレンズライトフィールドデータのうちから使用する領域を決定する（ステップＳ１３０５）。レンズライトフィールドデータの使用領域は、ステップＳ１３０１で取得された焦点検出条件に応じて決定される。具体的には、ケラレ枠１５０５によりケラレる部分のレンズライトフィールドデータは使用せず、ケラレ枠１５０５によりケラレない部分のレンズライトフィールドデータのみを使用する。レンズライトフィールドデータは、射出瞳の領域毎の情報として記憶されているため、このような一部の領域のみの選択が可能となる。なお、ケラレ枠１５０５については、後に詳述することとする。
【０１２８】
次に、センサ受光ライトフィールドデータの算出処理を行う（ステップＳ１３０６）。センサ受光ライトフィールドデータ算出処理においては、ステップＳ１３０３で取得したセンサ受光強度特性１４０１と、ステップＳ１３０５で使用領域が決定されたレンズライトフィールドデータとに基づいて、センサ受光ライトフィールドデータが算出される。具体的には、レンズライトフィールドデータが示す複数の光束の強度と、当該複数の光束に対応する領域におけるセンサ受光強度特性との積によって、センサ受光ライトフィールドデータが算出される。
【０１２９】
次に、点像強度分布の生成処理を行う（ステップＳ１３０７）。点像強度分布の生成処理においては、ステップＳ１３０６で算出したセンサ受光ライトフィールドデータに基づいて、撮像素子１２２の受光面３０４の位置を光軸方向において異ならせた際の複数の点像強度分布を生成する。
【０１３０】
図１４は、レンズライトフィールドデータとセンサ受光強度特性と点像強度分布との関係を示す図である。図１４におけるＸ軸は射出瞳面の水平方向を示しており、図１４におけるＺ軸は光軸方向を表している。
【０１３１】
符号１４０１は、センサ受光強度特性（センサ受光強度分布）を射出瞳面上に投影したときの分布を示している。なお、センサ受光強度特性は、上述したように、撮像素子１２２の受光面３０４における各々の画素２００に到達する各々の光束の強度を示すものであり、射出瞳面上における各々の光束の強度を表すものではない。図１４では、説明の便宜上、射出瞳面上にセンサ受光強度特性を投影している。
【０１３２】
符号１４０２は、レンズライトフィールドデータを示している。符号１４０３は、センサ受光ライトフィールドデータを示している。符号１４０４ａ、１４０４ｂ、１４０４ｃは、撮像素子１２２の位置、即ち、センサ位置を示している。符号１４０５ａ、１４０５ｂ、１４０５ｃは、各々のセンサ位置１４０４ａ、１４０４ｂ、１４０４ｃにおける点像強度分布を表している。なお、これらの点像強度分布１４０５ａ、１４０５ｂ、１４０５ｃは、センサ受光ライトフィールドデータ１４０３に基づいて生成される。
【０１３３】
センサ受光ライトフィールドデータ１４０３は、レンズライトフィールドデータ１４０２に示されている複数の光束の強度と、当該複数の光束に対応する領域のセンサ受光強度特性１４０１との積により求められる。センサ受光強度特性１４０１の強度が大きい座標では、センサ受光ライトフィールドデータ１４０３は大きくなる。
【０１３４】
点像強度分布１４０５ａは、センサ受光ライトフィールドデータ１４０３上における光束のセンサ位置１４０４ａにおける到達点に応じて、センサ受光ライトフィールドデータ上における光束のセンサ位置１４０４ａでの受光強度を積分することにより算出される。点像強度分布１４０５ｂは、センサ受光ライトフィールドデータ１４０３上における光束のセンサ位置１４０４ｂにおける到達点に応じて、センサ受光ライトフィールドデータ上における光束のセンサ位置１４０４ｂでの受光強度を積分することにより算出される。点像強度分布１４０５ｃは、センサ受光ライトフィールドデータ１４０３上における光束のセンサ位置１４０４ｃにおける到達点に応じて、センサ受光ライトフィールドデータ上における光束のセンサ位置１４０４ｃでの受光強度を積分することにより算出される。センサ受光ライトフィールドデータ１４０３上における光束の受光強度を積分する際には、撮像素子１２２に配された画素２００の間隔（ピッチ）で積分が行われる。
【０１３５】
このように、センサ受光強度特性とレンズライトフィールドデータとの積に基づいてセンサ受光ライトフィールドデータが算出され、センサ受光ライトフィールドデータに基づいて複数のデフォーカス位置における点像強度分布が生成される。
【０１３６】
［センサ受光強度特性］
次に、センサ受光強度特性について説明する。
【０１３７】
なお、上述したように、センサ受光強度特性は、撮像素子１２２に固有の特性であるため、センサ受光強度特性記憶手段であるＲＯＭ１２５ａ等に予め記憶されている。
【０１３８】
図１５は、センサ受光強度特性を示す概略図である。図１５では、センサ受光強度特性を出射瞳面上に投影して示している。センサ受光強度特性は、上述したように、撮像素子１２２の受光面３０４における各々の画素２００に到達する各々の光束の強度を示すものであり、射出瞳面上における光束の強度の分布を示すものではない。ここでは、説明の便宜上、射出瞳面にセンサ受光強度特性を投影して示している。
【０１３９】
図１５（ａ）は、第１の瞳部分領域５０１を通過する光束についてのセンサ受光強度特性１５０１ａを２次元的に示したものであり、ケラレが生じない場合のものである。図１５（ｂ）は、第２の瞳部分領域５０２を通過する光束についてのセンサ受光強度特性１５０１ｂを２次元的に示したものであり、ケラレが生じない場合のものである。図１５（ｃ）は、センサ受光強度特性を１次元的に示したものであり、ケラレが生じない場合のものである。符号１５０２ａは、第１の瞳部分領域５０１を通過する光束についてのセンサ受光強度特性を示しており、符号１５０２ｂは、第２の瞳部分領域５０２を通過する光束についてのセンサ受光強度特性を示している。
【０１４０】
図１５（ｄ）は、第１の瞳部分領域５０１を通過する光束についてのセンサ受光強度特性１５０３ａを２次元的に示したものであり、ケラレが生じる場合のものである。図１５（ｅ）は、第２の瞳部分領域５０２を通過する光束についてのセンサ受光強度特性１５０３ｂを２次元的に示したものであり、ケラレが生じる場合のものである。図１５（ｆ）は、センサ受光強度特性を１次元的に示したものであり、ケラレが生じる場合のものである。
【０１４１】
図１５の（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）のＸ軸及びＹ軸は、射出瞳面における座標を示している。図１５の（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）では、ハッチングの粗さによって光の強度を表現している。ハッチングが細かいほど光の強度が高く、ハッチングが粗いほど光の強度が低い。図１５の（ｄ）、（ｅ）における符号１５０５は、ケラレ枠を示している。ケラレ枠は、レンズ枠や絞り枠によるケラレの境界であり、ビネッティング情報として保持されている。図１５の（ｃ）、（ｆ）のＸ軸は、射出瞳面の水平方向を示している。
【０１４２】
ケラレが生じない場合には、１次元的に示したセンサ受光強度特性は、図１５（ｃ）の符号１５０２ａ、１５０２ｂのような分布となる。
【０１４３】
これに対し、ケラレが生じる場合には、１次元的に示したセンサ受光強度特性は、図１５（ｆ）の符号１５０４ａ、１５０４ｂのような分布となる。
【０１４４】
このように、センサ受光強度特性は、ケラレ枠１５０５と瞳形状とに依存する。
【０１４５】
なお、ここでは、中央像高におけるセンサ受光強度特性を例に説明したが、周辺像高におけるセンサ受光強度特性も上記と同様である。但し、周辺像高においては、ケラレ枠１５０５の形状が円形ではない場合もある。
【０１４６】
センサ受光強度特性は、上述したように、撮像素子１２２の受光面３０４における各々の画素２００に到達する各々の光束の強度を示すものである。しかし、レンズライトフィールドデータが射出瞳面上の座標において定義される場合には、センサ受光強度特性も射出瞳面上の座標において定義することが好ましい。レンズライトフィールドデータとセンサ受光強度特性とを同じ面上の座標で定義することにより、センサ受光ライトフィールドデータの算出が容易となるためである。ここでは、レンズライトフィールドデータを射出瞳面上において定義することとし、センサ受光強度特性についても射出瞳面上にセンサ受光強度特性を投影したときの座標で定義することとする。
【０１４７】
センサ受光強度特性は、撮像素子１２２の受光面３０４における各々の画素２００に到達する光束の強度の２次元的な分布を示すデータであり、射出瞳面上に投影したときのＸＹ座標に対応付けて保持される。
【０１４８】
なお、レンズライトフィールドデータを射出瞳面とは異なる面上の座標で定義するようにしてもよい。この場合には、レンズライトフィールドデータが定義される面と同一の面上にセンサ受光強度特性を投影した際のＸＹ座標に対応付けて、センサ受光強度特性が保持される。
【０１４９】
センサ受光強度特性の相違は、撮像素子１２２の型式（機種、種類）の相違によっても生ずる。図１６は、撮像素子の型式の相違によるセンサ受光強度特性の相違を示すグラフである。横軸Ｘは射出瞳面の水平方向を示しており、縦軸は受光強度を表している。
【０１５０】
符号１６０１ａは、第１の撮像素子（図示せず）によって受光される場合のセンサ受光強度特性を１次元的に示したものである。符号１６０１ｂは、第２の瞳部分領域５０２を通過する光束が第１の撮像素子によって受光される場合のセンサ受光強度特性を１次元的に示したものである。
【０１５１】
符号１６０２ａは、第１の瞳部分領域５０１を通過する光束が、第１の撮像素子とは異なる型式の第２の撮像素子（図示せず）によって受光される場合のセンサ受光強度特性を１次元的に示したものである。符号１６０１ｂは、第２の瞳部分領域５０２を通過する光束が、第２の撮像素子によって受光される場合のセンサ受光強度特性を１次元的に示したものである。
【０１５２】
第１の撮像素子のセンサ受光強度特性１６０１ａは、第２の撮像素子のセンサ受光強度特性１６０２ａに対して、Ｘ座標値が負の領域において顕著に低くなっている。
【０１５３】
また、第１の撮像素子のセンサ受光強度特性１６０１ｂは、第２の撮像素子のセンサ受光強度特性１６０２に対して、Ｘ座標値が正の領域において顕著に低くなっている。
【０１５４】
撮像素子の型式によってセンサ受光強度特性に相違が生じるのは、撮像素子１２２の受光面３０４の上方に配された多層配線構造等によるケラレが、撮像素子の型式によって異なるためである。
【０１５５】
センサ受光強度特性の相違は、撮像素子１２２を撮像装置本体１２０に取り付ける際のずれ等によっても生ずる。即ち、撮像素子１２２を撮像装置本体１２０に取り付ける際には、入射瞳面に対して撮像素子１２２の受光面３０４が傾いてしまう場合がある。撮像素子１２２の受光面３０４から射出瞳面までの距離（瞳距離）は数十ｍｍであるため、撮像素子１２２の受光面３０４が射出瞳面に対して数度傾いた場合には、射出瞳面上では数ｍｍのレベルで光軸の位置ずれが生じてしまうこととなる。撮像素子１２２の画素ピッチは一般的には数μｍであるため、数ｍｍのレベルでの光軸の位置ずれは無視できない大きさである。
【０１５６】
図１７は、撮像素子を取り付ける際のずれがセンサ受光強度特性に及ぼす影響を示す概略図である。図１７（ａ）は、撮像素子１２２が撮像装置本体１２０に正常に取付けられた場合を示している。図１７（ｂ）は、撮像素子１２２が撮像装置本体１２０に傾いて取り付けられた場合を示している。Ｘ軸は撮像素子１２２の水平方向を示しており、Ｚ軸は光軸方向を示している。
【０１５７】
図１７（ａ）の上側の図及び図１７（ｂ）の上側の図は、センサ受光強度特性を射出瞳面上に投影したときの分布を示している。符号１７０１ａ、１７０３ａは、第１の瞳部分領域５０１を通過する光束についてのセンサ受光強度特性を１次元的に示すものである。また、符号１７０１ｂ、１７０３ｂは、第２の瞳部分領域５０２を通過する光束についてのセンサ受光強度特性を１次元的に示すものである。符号１７０２は、射出瞳面に対して平行に取り付けられた撮像素子１２２を示しており、符号１７０４は、射出瞳面に対して傾いて取り付けられた撮像素子１２２を示している。
【０１５８】
図１７（ｂ）のｄｘは、光軸のずれ量を示しており、撮像素子１２２の受光面３０４の射出瞳面に対する傾き角によって異なる。
【０１５９】
なお、ここでは、Ｘ方向のずれを例に説明したが、Ｙ方向のずれについても同様である。
【０１６０】
このように、センサ受光強度特性は、撮像素子１２２の型式の相違や撮像素子１２２を撮像装置本体１２０に取り付ける際のずれによっても相違する。本実施形態では、このような相違を加味した情報を用いて点像強度分布を生成するため、良好な点像強度分布を生成することができる。このため、本実施形態によれば、後述するデフォーカス量補正において補正に用いられる補正値の算出を、高精度に行うことが可能となる。
【０１６１】
［レンズライトフィールドデータ］
次に、レンズライトフィールドデータについて詳細に説明する。
【０１６２】
レンズライトフィールドデータは、被写体位置の一点から発せられ、結像光学系の射出瞳の互いに異なる領域を通過する複数の光束の方向に関する情報と、光束上の点の位置に関する情報とを含むものである。レンズライトフィールドデータは、光束の方向に関する情報と光束上の点の位置に関する情報とに加え、光束の強度に関する情報を含んでいてもよい。
【０１６３】
光束の強度はベクトルの長さ成分で表現し得るため、光束の方向と、光束上の点の位置と、光束の強度に関する情報を含むレンズライトフィールドデータは、光束の始点と終点に関する情報で表現することもできる。
【０１６４】
レンズライトフィールドデータは、例えば、光束上の点の位置を示す３次元情報と、光束の方向を示す２次元情報と、光束の強度を示す１次元情報とを合わせた、最大で６次元の情報により表現し得る。
【０１６５】
このように、レンズライトフィールドデータは、光線追跡図のように各レンズ面での屈折を示す情報によって光束の情報を表現するのではなく、光束の方向と光束上の点の位置とを示す情報に加工することによって光束の情報を表現する。レンズライトフィールドデータは、このような情報によって表現されているため、データ量が小さく、点像強度分布を生成する際に扱いやすい。
【０１６６】
図１８は、レンズライトフィールドデータを２次元的に示す概略図である。図１８（ａ）は、中央像高におけるレンズライトフィールドデータを示しており、図１８（ｂ）は、８０％の周辺像高におけるレンズライトフィールドデータを示している。図１８（ｃ）は、１００％の周辺像高におけるレンズライトフィールドデータを示している。図１８の（ａ）〜（ｃ）のいずれもが、射出瞳面に関連付けられたレンズライトフィールドデータを示している。なお、レンズライトフィールドデータは、射出瞳面に関連付けることに限定されるものではなく、射出瞳面と異なる面に関連付けられていてもよい。
【０１６７】
図１８（ａ）に示すように、中央像高の場合には、絞り１１３１ａによるケラレのみによって、レンズライトフィールドデータの領域が定まる。
【０１６８】
一方、図１８（ｂ）に示すように、８０％の周辺像高では、絞り１１３１ａによってケラレが生ずるだけでなく、レンズ枠によってもケラレが生じる。このため、絞り１１３１ａとレンズ枠とが組み合わさったケラレ枠によって、レンズライトフィールドデータを規定し得る領域が定まる。８０％の周辺像高の場合においてレンズライトフィールドデータを規定し得る領域は、中央像高の場合においてレンズライトフィールドデータを規定し得る領域に比べて狭い。
【０１６９】
像高が高くなるに伴ってケラレる領域が増加する。このため、１００％の周辺像高の場合には、図１８（ｃ）に示すように、レンズライトフィールドデータを規定し得る領域がさらに狭くなる。
【０１７０】
また、絞り値によってケラレ枠は変化するため、レンズライトフィールドデータの領域も絞り値によって異なる。
【０１７１】
このように、レンズライトフィールドデータを規定し得る領域は、絞り値や、像高によって異なるケラレ枠（ビネッティング情報）によって定まる。このため、レンズライトフィールドデータのうちから使用領域を決定する際には（図１３のステップＳ１３０５）、絞り値、像高等の焦点検出条件に応じて、レンズライトフィールドデータの使用領域を決定する。
【０１７２】
図１９は収差の有無と光束の集光との関係を示す概略図である。図１９（ａ）は、収差が存在しない場合における光束の集光の状態を示しており、図１９（ｂ）は、収差が存在する場合における集光の状態を示している。
【０１７３】
収差が存在しない場合には、図１９（ａ）に示すように、光束が一点で交わる。
【０１７４】
一方、収差が存在する場合には、図１９（ｂ）に示すように、光束が一点で交わらない。実際の結像光学系１３３においては、収差が存在するため、光束は例えば図１９（ｂ）のように集光することとなる。
【０１７５】
レンズライトフィールドデータは、結像光学系１３３における収差の影響を加味して表現することが可能である。結像光学系１３３における収差は、結像光学系（レンズ）１３３の型式（機種）や、結像光学系１３３の製造ばらつき等によって異なる。収差の影響がレンズライトフィールドデータにおいて加味されているため、レンズの収差を加味して点像強度分布を生成することが可能である。
【０１７６】
図２０は、レンズライトフィールドデータの形成方法を示す概略図である。
【０１７７】
図２０（ａ）は、被写体２００１からの光束の光線追跡図を示している。図２０（ａ）に示す光線追跡図においては、被写体２００１からの各々の光線の各レンズ面における屈折の情報が含まれている。
【０１７８】
図２０（ｂ）は、レンズライトフィールドデータの一例を示している。図２０（ｂ）に示すように、後玉２００２から出射される光束の軌道を含む直線を、光束の進行方向と反対方向に延長し、当該延長線上において、始点の座標の情報、方向の情報及び強度の情報を規定することにより、レンズライトフィールドデータが得られる。レンズライトフィールドデータは、例えばベクトルの形式で保持される。図２０（ｂ）に示す符号２００３ａは、レンズライトフィールドデータを構成するベクトル群を示している。
【０１７９】
図２０（ｃ）は、始点座標を射出瞳面上に揃えた場合のレンズライトフィールドデータを示している。図２０（ｃ）では、レンズライトフィールドデータを構成するベクトル群２００３ｂの始点の座標が、射出瞳面上に設定されている。図２０（ｃ）のようにすれば、光束の方向に関する２次元の情報と、光束の強度に関する１次元の情報とから成る３次元の情報にまで、レンズライトフィールドデータのデータ量を減らすことができる。更に、光束の強度を加味しない場合には、光束の方向に関する２次元の情報にまで、レンズライトフィールドデータのデータ量を減らすことが可能である。
【０１８０】
なお、図２０（ｃ）においては、レンズライトフィールドデータを構成するベクトル群の始点の座標を射出瞳面上に揃えたが、射出瞳面上に限定されるものではなく、任意の面上にかかるベクトルの始点の座標を揃えることが可能である。
【０１８１】
本実施形態では、撮影レンズ１０５と撮像装置本体１２０との間で予め定義された位置情報が、レンズライトフィールドデータを構成するベクトル群２００３ｂの始点の位置の情報として用いられる。このため、撮影レンズ１０５と撮像装置本体１２０との組み合わせが変わっても、共通の処理で点像強度分布を生成することが可能となり、データの処理を容易化することができる。
【０１８２】
撮影レンズ１０５の型式（機種）の相違や製造ばらつき等に起因して、撮影レンズ１０５内を進行する光束の方向等に相違が生ずる。本実施形態では、使用される撮影レンズ１０５に固有のレンズライトフィールドデータを用いて点像強度分布を生成するため、かかる相違を加味して良好な点像強度分布を生成することができる。従って、本実施形態によれば、後述するデフォーカス量補正において用いられる補正値の算出を、高精度に行うことが可能となる。
【０１８３】
［デフォーカス量補正処理］
次に、デフォーカス量補正処理について説明する。図２１は、本実施形態による撮像装置におけるデフォーカス量補正処理を示すフローチャートである。図２１は、図６を用いて概略を説明したデフォーカス量補正処理（ステップＳ６０３）を詳細に説明するためのものである。
【０１８４】
図２１に示すデフォーカス量補正処理は、ＲＯＭ１２５ａ、レンズメモリ１１８、及び、カメラＭＰＵ１２５等が協業することにより実行される。ＲＯＭ１２５ａは、センサ受光強度特性記憶手段（センサ受光強度特性記憶部）として機能する。レンズメモリ１１８は、レンズライトフィールドデータ記憶手段（レンズライトフィールドデータ記憶部）として機能する。カメラＭＰＵ１２５は、点像強度分布を生成する点像強度分布生成手段（点像強度分布生成部）、及び、補正値を算出する補正値算出手段（補正値算出部）として機能する。
【０１８５】
まず、複数のデフォーカス位置における点像強度分布を取得する（ステップＳ２１０１）。具体的には、例えば、撮像素子１２２の位置（センサ位置）が第１の位置２４０４（図２４（ｆ）参照）に位置している場合における点像強度分布を取得する。また、撮像素子１２２の位置が第２の位置２４０５（図２４（ｆ）参照）に位置している場合における点像強度分布を取得する。また、撮像素子１２２の位置が第３の位置２４０６（図２４（ｆ）参照）に位置している場合における点像強度分布を取得する。
【０１８６】
各々のセンサ位置２４０４，２４０５，２４０６における点像強度分布を取得する際には、以下のような点像強度分布が取得される。即ち、第１の瞳部分領域５０１を通過し、第１の分割画素２０１に達する光束の点像強度分布が取得される。また、第２の瞳部分領域５０２を通過し、第２の分割画素２０２に達する光束の点像強度分布が取得される。また、第１の瞳部分領域５０１と第２の瞳部分領域５０２とを含む瞳領域５００を通過し、第１の分割画素２０１と第２の分割画素２０２とを含む撮像画素２００に達する光束の点像強度分布が取得される。
【０１８７】
第１の瞳部分領域５０１を通過し、第１の分割画素２０１に達する光束の点像強度分布、及び、第２の瞳部分領域５０２を通過し、第２の分割画素２０２に達する光束の点像強度分布は、例えば、図２４の（ｈ）〜（ｊ）のようになる。図２４（ｈ）は、撮像素子１２２が第１の位置２４０４に位置している場合における点像強度分布を示している。図２４（ｉ）は、撮像素子１２２が第２の位置２４０５に位置している場合における点像強度分布を示している。図２４（ｊ）は、撮像素子１２２が第３の位置２４０６に位置している場合における点像強度分布を示している。Ｘ軸は撮像素子１２２の水平方向を示しており、縦軸は受光強度を表している。なお、図２４の（ｈ）〜（ｊ）は、撮像素子１２２の水平方向における点像強度分布を例として示している。
【０１８８】
第１の瞳部分領域５０１と第２の瞳部分領域５０２とを含む瞳領域５００を通過し、第１の分割画素２０１と第２の分割画素２０２とを含む撮像画素２００に達する光束の点像強度分布は、例えば、図２２のようになる。
【０１８９】
図２２は、点像強度分布を示す概略図である。図２２（ａ）は、撮像素子１２２が第１の位置２４０４に位置している場合における点像強度分布を示している。図２２（ｂ）は、撮像素子１２２が第２の位置２４０５に位置している場合における点像強度分布を示している。図２２（ｃ）は、撮像素子１２２が第３の位置２４０６に位置している場合における点像強度分布を示している。Ｘ軸は撮像素子１２２の水平方向を示しており、縦軸は受光強度を表している。なお、図２２は、撮像素子１２２の水平方向における点像強度分布を例として示している。
【０１９０】
こうして、複数のデフォーカス位置における点像強度分布が取得される（ステップＳ２１０１）。
【０１９１】
次に、最良像面位置を算出する（ステップＳ２１０２）。最良像面位置（第１の焦点位置）は、複数のデフォーカス位置における点像強度分布２２０１、２２０２、２２０３に基づいてコントラスト評価値を算出し、算出されたコントラスト評価値に基づいて決定される。
【０１９２】
図２３は、コントラスト評価値を示す概略図である。横軸は、Ｚ軸方向における撮像素子１２２の位置、即ち、センサ位置を示しており、縦軸は、コントラスト評価値を示している。図２３は、各々のセンサ位置２４０４、２４０５、２４０６における点像強度分布２２０１、２２０２、２２０３に基づいて算出されたコントラスト評価値をプロットしたものである。符号２３０１は、撮像素子１２２の水平方向における点像強度分布２２０１、２２０２、２２０３に基づくコントラスト評価値を示している。即ち、符号２３０１は、水平成分のコントラスト評価値を示している。符号２３０２は、撮像素子１２２の垂直方向における点像強度分布に基づくコントラスト評価値を示している。即ち、符号２３０２は、垂直成分のコントラスト評価値を示している。
【０１９３】
水平成分のコントラスト評価値２３０１がピーク値となるときのセンサ位置が、水平成分に基づく最良像面位置として算出される。また、垂直成分のコントラスト評価値２３０２がピーク値となるときのセンサ位置が、垂直成分に基づく最良像面位置として算出される。被写体に対する最良像面位置を高精度に算出すべく、被写体の縦横成分比率に応じて、最良像面位置が算出される。被写体の縦横成分比率は、撮像信号の垂直成分のコントラスト評価値のピーク値と、撮像信号の水平成分のコントラスト評価値のピーク値との比率により算出される。こうして算出された被写体の縦横成分比率に基づいて、水平成分に基づく最良像面位置と垂直成分に基づく最良像面位置とに重み付けが行われ、最良像面位置が算出される。
【０１９４】
被写体に対する最良像面位置を高精度に算出すべく、コントラスト評価値を算出する際の周波数帯域は、撮像信号の周波数特性に応じて選択される。具体的には、高域通過フィルタを用いてフィルタ処理を行った場合の撮像信号のコントラスト評価値と、低域通過フィルタを用いてフィルタ処理を行った場合の撮像信号のコントラスト評価値とを比較する。高域通過フィルタを用いた場合の方が、低域通過フィルタを用いた場合よりコントラスト評価値が大きい場合には、被写体に多く含まれる周波数帯域は高域であると考えられる。この場合には、点像強度分布のコントラスト評価値を算出する際の周波数帯域として高域を選択する。一方、低域通過フィルタを用いた場合の方が、高域通過フィルタを用いた場合よりコントラスト評価値が大きい場合には、被写体に多く含まれる周波数帯域は低域であると考えられる。この場合には、点像強度分布のコントラスト評価値を算出する際の周波数帯域として低域を選択する。
【０１９５】
こうして、最良像面位置（第１の合焦位置）が算出される（ステップＳ２１０２）。
【０１９６】
次に、焦点検出デフォーカス位置（第２の合焦位置）を算出する（ステップＳ２１０３）。具体的には、図２４の（ｈ）〜（ｊ）に示すような点像強度分布２４２４ａ、２４２４ｂ、２４２５ａ、２４２５ｂ、２４２６ａ、２４２６ｂを用いて相関演算を行うことにより、焦点検出デフォーカス位置を算出する。
【０１９７】
なお、点像強度分布に被写体の信号をコンボリューションした信号を用いて、相関演算を行うことにより、焦点検出デフォーカス位置を算出してもよい。
【０１９８】
また、ここでは相関演算を行うことにより焦点検出デフォーカス位置を算出したが、相関演算を行うことに限定されるものではなく、コントラスト方式等、他の方式によって焦点検出デフォーカス位置を求めてもよい。
【０１９９】
こうして、焦点検出デフォーカス位置（第２の合焦位置）が算出される（ステップＳ２１０３）。
【０２００】
次に、補正値を算出する（ステップＳ２１０４）。かかる補正値は、ステップＳ２１０２で算出した最良像面位置（第１の合焦位置）とステップＳ２１０３で算出した焦点検出デフォーカス位置（第２の合焦位置）との差分である。かかる補正値を用いて、後述するデフォーカスオフセットを補正することが可能である。なお、デフォーカスオフセットについては、後に詳述することとする。算出された補正値は、例えばＥＥＰＲＯＭ１２５ｃ又はレンズメモリ１１８に記録される。
【０２０１】
次に、算出された補正値を用いてデフォーカス量を補正する（ステップＳ２１０５）。即ち、ステップＳ２１０４で算出した補正値を用いて、図７のステップＳ７０６で算出したデフォーカス量を補正する。
【０２０２】
こうして、デフォーカス量補正処理が完了する。
【０２０３】
［デフォーカスオフセットの発生原理］
次に、デフォーカスオフセットの発生原理について説明する。図２４は、デフォーカスオフセットの発生原理を示す概略図である。
【０２０４】
図２４の（ａ）〜（ｅ）は、レンズ収差が存在しない場合を示しており、図２４（ｆ）〜（ｊ）は、レンズ収差が存在する場合を示している。図２４の（ａ）、（ｆ）のＸ軸は射出瞳面の水平方向を示している。符号２４０１〜２４０６は、撮像素子１２２の位置を示している。符号２４０１、２４０４は後ピン位置に対応しており、符号２４０２、２４０５は最良像面位置に対応しており、符号２４０３、２４０６は前ピン位置に対応している。
【０２０５】
図２４の（ｂ）、（ｇ）は、デフォーカスカーブを示している。横軸は、Ｚ軸方向、即ち、光軸方向を示しており、図２４の（ｂ）、（ｇ）の縦軸はデフォーカス量ｄｅｆを示している。
【０２０６】
図２４の（ｃ）〜（ｅ）、（ｈ）〜（ｊ）は、点像強度分布を示している。横軸は、Ｘ軸方向、即ち、撮像素子１２２の水平方向を示しており、縦軸は受光強度を示している。
【０２０７】
図２４（ｃ）は、後ピン位置２４０１における点像強度分布２４２１ａ、２４２１ｂを示している。符号２４２１ａは、第１の瞳部分領域５０１を通過する光束についての点像強度分布を示したものであり、符号２４２１ｂは、第２の瞳部分領域５０２を通過する光束についての点像強度分布を示したものである。
【０２０８】
図２４（ｄ）は、最良像面位置２４０２における点像強度分布２４２２ａ、２４２２ｂを示している。符号２４２２ａは、第１の瞳部分領域５０１を通過する光束についての点像強度分布を示したものであり、符号２４２２ｂは、第２の瞳部分領域５０２を通過する光束についての点像強度分布を示したものである。
【０２０９】
図２４（ｅ）は、前ピン位置２４０３における点像強度分布２４２３ａ、２４２３ｂを示している。符号２４２３ａは、第１の瞳部分領域５０１を通過する光束についての点像強度分布を示したものであり、符号２４２３ｂは、第２の瞳部分領域５０２を通過する光束についての点像強度分布を示したものである。
【０２１０】
図２４（ｈ）は、後ピン位置２４０４における点像強度分布２４２４ａ、２４２４ｂを示している。符号２４２４ａは、第１の瞳部分領域５０１を通過する光束についての点像強度分布を示したものであり、符号２４２４ｂは、第２の瞳部分領域５０２を通過する光束についての点像強度分布を示したものである。
【０２１１】
図２４（ｉ）は、最良像面位置２４０５における点像強度分布２４２５ａ、２４２５ｂを示している。符号２４２５ａは、第１の瞳部分領域５０１を通過する光束についての点像強度分布を示したものであり、符号２４２５ｂは、第２の瞳部分領域５０２を通過する光束についての点像強度分布を示したものである。
【０２１２】
図２４（ｊ）は、前ピン位置２４０６における点像強度分布２４２６ａ、２４２６ｂを表している。符号２４２６ａは、第１の瞳部分領域５０１を通過する光束についての点像強度分布を示したものであり、符号２４２６ｂは、第２の瞳部分領域５０２を通過する光束についての点像強度分布を示したものである。
【０２１３】
レンズ収差が存在しない場合には、図２４（ｃ）と図２４（ｅ）とを比較して分かるように、後ピン位置２４０１における点像強度分布２４２１ａと前ピン位置２４０３における点像強度分布２４２３ａとが、縦軸に対して線対称となる。また、後ピン位置２４０１における点像強度分布２４２１ｂと前ピン位置２４０３における点像強度分布２４２３ｂとが、縦軸に対して線対称となる。また、図２４（ｄ）に示すように、最良像面位置２４０２における点像強度分布２４２２ａと最良像面位置における点像強度分布２４２２ｂとが一致する。図２４（ｂ）に示すように、真のデフォーカス位置と、点像強度分布２４２１ａ、２４２１ｂ、２４２２ａ、２４２２ｂ、２４２３ａ、２４２３ｂから算出した焦点検出デフォーカス位置との間にデフォーカスオフセットは生じない。
【０２１４】
レンズ収差が存在する場合には、図２４（ｈ）と図２４（ｊ）とを比較して分かるように、後ピン位置２４０４における点像強度分布２４２４ａと前ピン位置２４０６における点像強度分布２４２６ａとは、縦軸に対して線対称とならない。また、後ピン位置２４０４における点像強度分布２４２４ｂと前ピン位置２４０６における点像強度分布２４２６ｂとは、縦軸に対して線対称とならない。また、図２４（ｉ）から分かるように、最良像面位置２４０５における点像強度分布２４２５ａと最良像面位置２４０５における点像強度分布２４２５ｂとが一致しない。また、図２４（ｇ）に示すように、真のデフォーカス位置と、点像強度分布から算出した焦点検出デフォーカス位置との間にデフォーカスオフセットｄｚが生じる。
【０２１５】
なお、本実施形態では、点像強度分布をデフォーカス量補正に用いる場合を例に説明したが、点像強度分布を画像処理等に利用することも可能である。
【０２１６】
このように、本実施形態によれば、レンズライトフィールドデータとセンサ受光強度特性とに基づいて、光軸方向の複数のセンサ位置における点像強度分布を生成する。そして、撮影レンズ１０５の射出瞳の全領域である瞳領域５００を通過する光束についての点像強度分布に基づいて最良像面位置（第１の合焦位置）を算出する。また、第１の瞳部分領域５０１を通過する光束についての点像強度分布と、第２の瞳部分領域５０２を通過する光束についての点像強度分布とに基づいて、焦点検出デフォーカス位置（第２の合焦位置）を算出する。そして、第１の合焦位置と第２の合焦位置との差分に基づいて補正値を算出し、位相差方式の焦点検出によって求めたデフォーカス量をかかる補正値によって補正する。そして、かかる補正値によって補正したデフォーカス量に基づいて、撮影レンズ１０５を駆動することにより、焦点を合わせる。点像強度分布は、撮影レンズ１０５に固有のレンズライトフィールドデータと、撮像装置本体１２０に固有のセンサ受光強度特性とに基づいて得られるものである。このため、かかる点像強度分布に基づいて得られる補正値は、撮影レンズ１０５や撮像装置本体１２０の製造ばらつきを加味した補正値となる。従って、本実施形態によれば、オートフォーカスを高精度に行い得る撮像装置を提供することができる。また、取得された補正値を保持しておけば、かかる補正値を用いて迅速にデフォーカス量を補正することができ、高精度なオートフォーカスをより迅速に行うことが可能となる。
【０２１７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態による撮像システムについて図面を用いて説明する。図２５は、本実施形態による撮像システムの構成を示す概略図である。図１乃至図２４に示す第１実施形態による撮像装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【０２１８】
本実施形態による撮像システムは、センサ受光強度特性とレンズライトフィールドデータとをネットワーク上に保持し、ネットワーク上の点像強度分布生成手段によって点像強度分布を生成するものである。
【０２１９】
図２５に示すように、光学特性情報記憶手段（光学特性情報記憶装置、光学特性情報記憶部）２５０１と点像強度分布生成手段（点像強度分布生成部）２５０２とを含む処理装置２５０３が、ネットワーク上に設けられている。光学特性情報記憶手段２５０１は、センサ受光強度特性記憶手段（センサ受光強度特性記憶部）２５０１ａとレンズライトフィールドデータ記憶手段（レンズライトフィールドデータ記憶部）２５０１ｂとを有している。センサ受光光学特性情報記憶手段２５０１と点像強度分布生成手段２５０２とは互いに接続されている。センサ受光強度特性記憶手段２５０１ａには、センサ受光強度特性が記憶されている。レンズライトフィールドデータ記憶手段２５０１ｂには、レンズライトフィールドデータが記憶されている。
【０２２０】
撮像装置１０は、通信によって、ネットワーク上の処理装置２５０３にアクセスし得る。
こうして、本実施形態による撮像システムが構成されている。
【０２２１】
本実施形態によれば、情報量の大きいセンサ受光強度特性とレンズライトフィールドデータとがネットワーク上に保持されているため、撮像装置１０や撮影レンズ１０５に保持するデータ量を削減することが可能となる。
【０２２２】
なお、本実施形態における撮像装置１０の構成、焦点検出処理、点像強度分布生成処理、及び、デフォーカス量補正処理は、上述した第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。ただし、ネットワーク上の光学特性情報記憶手段２５０１及び点像強度分布生成手段２５０２に撮像装置１０がアクセスし得るように、撮像装置１０が通信機能（通信部）（図示せず）を有していることが好ましい。かかる通信機能（通信部）は、無線通信機能（無線通信部）であってもよいし、有線通信機能（有線通信部）であってもよい。
【０２２３】
次に、本実施形態による撮像システムの動作について図２６を用いて説明する。図２６は、本実施形態による撮像システムの動作の概略を示すフローチャートである。
【０２２４】
まず、センサ情報及びレンズ情報の取得が行われる（ステップＳ２６０１）。具体的には、レンズユニット１００からレンズ情報（レンズＩＤ）が取得され、撮像装置本体１２０からセンサ情報（センサＩＤ）が取得される。レンズＩＤとは、撮影レンズ１０５に付与されているＩＤであり、センサＩＤとは、撮像装置本体１２０に内蔵されている撮像素子１２２に付与されているＩＤである。このようなセンサ情報及びレンズ情報が、撮像装置１０からネットワーク上の処理装置２５０３に伝送される。こうして、処理装置２５０３によって、センサ情報及びレンズ情報の取得が行われる。
【０２２５】
次に、処理装置２５０３において、センサ受光強度特性の取得が行われる（ステップＳ２６０２）。各々のセンサＩＤに対応するセンサ受光強度特性は、センサ受光強度特性記憶手段２５０１ａに予め記憶されている。ステップＳ２６０１において取得されたセンサ情報（センサＩＤ）に基づいて、当該撮像素子１２２に固有のセンサ受光強度特性が、センサ受光強度特性記憶手段２５０１ａから取得される。
【０２２６】
次に、処理装置２５０３において、レンズライトフィールドデータの取得が行われる（ステップＳ２６０３）。各々のレンズＩＤに対応するレンズライトフィールドデータは、レンズライトフィールドデータ記憶手段２５０１ｂに予め記憶されている。ステップＳ２６０１で取得したレンズ情報（レンズＩＤ）に基づいて、当該撮影レンズ１０５に固有のレンズライトフィールドデータが、レンズライトフィールドデータ記憶手段２５０１ｂから取得される。
【０２２７】
次に、処理装置２５０３において、点像強度分布生成処理が行われる（ステップＳ２６０４）。具体的には、ステップＳ２６０２で取得したセンサ受光強度特性と、ステップＳ２６０３で取得したレンズライトフィールドデータとに基づいて、点像強度分布生成手段２５０２によって点像強度分布が生成される。
【０２２８】
次に、補正値の算出が行われる（ステップＳ２６０５）。具体的には、ステップＳ２６０４で生成した点像強度分布に基づいて補正値が算出される。補正値の算出については、第１実施形態における補正値の算出と同様であるため、説明を省略する。補正値の算出は、例えば撮像装置１０において行われる。なお、補正値の算出を、処理装置２５０３側において行うようにしてもよい。
【０２２９】
次に、算出された補正値の記録が行われる（ステップＳ２６０６）。具体的には、ステップＳ２６０５で算出した補正値が、撮像装置１０のレンズメモリ１１８又はＥＥＰＲＯＭ１２５ｃに記録される。
【０２３０】
かかる補正値は、像高、絞り値、レンズのズーム状態、レンズのフォーカス状態等のパラメータをそれぞれ変化させた全組み合わせに対して算出を行って予め記録しておいてもよいし、必要に応じて、その都度通信を行って算出して記録するようにしてもよい。
【０２３１】
また、本実施形態では、点像強度分布から補正値を算出して記録する場合を例に説明したが、点像強度分布を記録して画像処理等に利用してもよい。
【０２３２】
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【０２３３】
１０…撮像装置
１０５…撮影レンズ
１１９…レンズ駆動／制御系
１３１…撮像装置駆動／制御系
１３３…結像光学系
２００、２００ａ、２００ｂ…画素、撮像画素
２０１、２０２…分割画素
３０１ａ、３０１ｂ…第１の分割画素
３０２ａ、３０２ｂ…第２の分割画素
３０４…受光面
３０５…マイクロレンズ
４００…射出瞳
５００…瞳領域
５０１…第１の瞳部分領域
５０２…第２の瞳部分領域
２５０３…処理装置
【図１】
2020129147.tif 000004
【図２】
2020129147.tif 000005
【図３】
2020129147.tif 000006
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
2020129147.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】令和2年6月11日(2020.6.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子に光束を導くレンズのレンズ位置毎に記憶され、該レンズが各レンズ位置にある場合の光軸上の複数の位置の各々における点像強度分布に基づいて算出された、検出された合焦位置を補正するための補正値を、該レンズ位置に応じて記憶装置から読み出し、
前記点像強度分布は、点光源からの光が撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示し、かつレンズの収差のデータ及びセンサ受光強度特性に基づいて予め算出されており、
前記センサ受光強度特性は、前記撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示し、前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束は、前記撮像素子の分割画素によってそれぞれ受光されることを特徴とする情報処理装置。
【請求項２】
前記合焦位置を検出し、かつ前記補正値を用いて前記合焦位置を補正することを特徴とする請求項１記載の情報処理装置。
【請求項３】
結像光学系の射出瞳の一部である第１の瞳部分領域を通過する光束についての前記点像強度分布である第１の点像強度分布に基づいて、かつ前記結像光学系の射出瞳の他の一部である前記第１の瞳部分領域とは相違する第２の瞳部分領域を通過する光束についての前記点像強度分布である第２の点像強度分布に基づいて、第１の合焦位置を算出し、
前記結像光学系の射出瞳の複数の瞳部分領域を通過する光束についての前記点像強度分布に基づいて、第２の合焦位置を算出し、
前記第１の合焦位置と前記第２の合焦位置との差に基づいて、前記補正値を算出することを特徴とする請求項２記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記レンズの収差のデータは更に前記複数の光束についての強度についての情報を含むことを特徴とする請求項１記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記レンズの収差のデータにおける前記複数の光束は、前記撮像素子上の結像位置において一点で交わらないことを特徴とする請求項１記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記複数の光束上の前記点の前記位置の座標は、前記レンズの収差のデータにおいて、結像光学系の光軸が垂直に交わる面上に定められていることを特徴とする請求項１記載の情報処理装置。
【請求項７】
結像光学系のビネッティング情報に応じて、前記レンズの収差のデータの一部を選択的に使用することを特徴とする請求項１記載の情報処理装置。
【請求項８】
レンズの収差のデータを蓄積する第１の記憶装置と、
撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過して、前記撮像素子の分割画素によってそれぞれ受光される複数の光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示すセンサ受光強度特性を蓄積する第２の記憶装置とを備え、
前記レンズの収差のデータ及び前記センサ受光強度特性に基づいて、点光源からの光が前記撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示す点像強度分布を、前記レンズのレンズ位置毎に光軸上の複数の位置の各々について算出し、
前記レンズが各レンズ位置にある場合の光軸上の複数の位置の各々における点像強度分布に基づいて、検出された合焦位置を補正するための補正値を算出することを特徴とする情報処理システム。
【請求項９】
分割画素をそれぞれ含む複数の画素を有し、前記分割画素はそれぞれ撮像光学システムの射出瞳のそれぞれ異なる領域を通過する光束をそれぞれ受光する撮像素子を備え、
該撮像素子に光束を導くレンズのレンズ位置毎に記憶され、該レンズが各レンズ位置にある場合の光軸上の複数の位置の各々における点像強度分布に基づいて算出された、合焦位置を補正するための補正値を、該レンズ位置に応じて記憶装置から読み出し、
前記合焦位置を検出し、
前記補正値を用いて前記合焦位置を補正し、
前記点像強度分布は、点光源からの光が前記撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示し、かつレンズの収差のデータ及びセンサ受光強度特性に基づいて算出されており、前記センサ受光強度特性は、前記撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示すことを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
撮像素子に光束を導くレンズのレンズ位置毎に記憶され、該レンズが各レンズ位置にある場合の光軸上の複数の位置の各々における点像強度分布に基づいて算出された、検出された合焦位置を補正するための補正値を、該レンズ位置に応じて記憶装置から読み出し、
前記点像強度分布は、点光源からの光が撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示し、かつレンズの収差のデータ及びセンサ受光強度特性に基づいて予め算出されており、前記センサ受光強度特性は、前記撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示し、前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束は、前記撮像素子の分割画素によってそれぞれ受光されることを特徴とする情報処理方法。
【請求項１１】
レンズの収差のデータを第１の記憶装置に蓄積し、
撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過して、前記撮像素子の分割画素によってそれぞれ受光される複数の光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示すセンサ受光強度特性を第２の記憶装置に蓄積し、
前記レンズの収差のデータ及び前記センサ受光強度特性に基づいて、点光源からの光が前記撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示す点像強度分布を、前記レンズのレンズ位置毎に光軸上の複数の位置の各々について算出し、
前記レンズが各レンズ位置にある場合の光軸上の複数の位置の各々における点像強度分布に基づいて、検出された合焦位置を補正するための補正値を算出することを特徴とする情報処理方法。
【請求項１２】
撮像素子が、分割画素をそれぞれ含む複数の画素を有し、前記分割画素はそれぞれ撮像光学システムの入射瞳のそれぞれ異なる領域を通過する光束をそれぞれ受光する前記撮像素子を用いた撮像方法において、
前記撮像素子に光束を導くレンズのレンズ位置毎に記憶され、該レンズが各レンズ位置にある場合の光軸上の複数の位置の各々における点像強度分布に基づいて算出された、検出された合焦位置を補正するための補正値を、該レンズ位置に応じて記憶装置から読み出し、
前記合焦位置を検出し、
前記補正値を用いて前記合焦位置を補正し、
前記点像強度分布は、点光源からの光が前記撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示し、かつレンズの収差のデータ及びセンサ受光強度特性に基づいて算出され、
前記センサ受光強度特性は、前記撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示すことを特徴とする撮像方法。
【請求項１３】
点光源からの光が撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示す点像強度分布を、レンズの収差のデータ及びセンサ受光強度特性に基づいて算出し、
前記センサ受光強度特性は、前記撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示し、前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束は、前記撮像素子の分割画素によってそれぞれ受光され、前記点像強度分布は、前記レンズのレンズ位置毎に光軸上の複数の位置の各々について算出されていることを特徴とする情報処理装置。
【請求項１４】
レンズの収差のデータ及び前記センサ受光強度特性に基づいて前記点像強度分布を算出することを特徴とする請求項１３記載の情報処理装置。
【請求項１５】
前記レンズが各レンズ位置にある場合の光軸上の複数の位置の各々における点像強度分布に基づいて、検出された合焦位置を補正するための補正値を、前記レンズのレンズ位置毎に算出することを特徴とする請求項１３記載の情報処理装置。
【請求項１６】
前記レンズが各レンズ位置にある場合の光軸上の複数の位置の各々における点像強度分布に基づいて、収差を補正するための補正値を、前記レンズのレンズ位置毎に算出することを特徴とする請求項１３記載の情報処理装置。
【請求項１７】
合焦位置を検出し、
前記レンズが各レンズ位置にある場合の光軸上の複数の位置の各々における点像強度分布に基づいて、前記レンズのレンズ位置毎に補正値を算出し、
前記合焦位置を前記補正値を用いて補正することを特徴とする請求項１３記載の情報処理装置。
【請求項１８】
結像光学系の射出瞳の一部である第１の瞳部分領域を通過する光束についての点像強度分布である第１の点像強度分布に基づいて、かつ前記結像光学系の射出瞳の他の一部である前記第１の瞳部分領域とは相違する第２の瞳部分領域を通過する光束についての点像強度分布である第２の点像強度分布に基づいて、第１の合焦位置を算出し、
前記結像光学系の射出瞳の複数の瞳部分領域を通過する光束についての点像強度分布に基づいて、第２の合焦位置を算出し、
前記第１の合焦位置と前記第２の合焦位置との差に基づいて補正値を算出することを特徴とする請求項１３記載の情報処理装置。
【請求項１９】
レンズの収差のデータを蓄積する第１の記憶装置と、
撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過して、前記撮像素子の分割画素によってそれぞれ受光される複数の光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示すセンサ受光強度特性を蓄積する第２の記憶装置とを備え、
前記レンズの収差のデータ及び前記センサ受光強度特性に基づいて、点光源からの光が前記撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示す点像強度分布を、前記レンズのレンズ位置毎に光軸上の複数の位置の各々について算出することを特徴とする情報処理システム。
【請求項２０】
分割画素をそれぞれ含む複数の画素を有し、前記分割画素はそれぞれ撮像光学システムの射出瞳のそれぞれ異なる領域を通過する光束をそれぞれ受光する撮像素子を備え、
レンズの収差のデータ及びセンサ受光強度特性に基づいて、点光源からの光が前記撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示す点像強度分布を、前記レンズのレンズ位置毎に光軸上の複数の位置の各々について算出し、
合焦位置を検出し、
前記レンズが各レンズ位置にある場合の光軸上の複数の位置の各々における前記点像強度分布に基づいて補正値を算出し、
前記補正値を用いて前記合焦位置を補正し、
前記センサ受光強度特性は、前記撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示すことを特徴とする撮像装置。
【請求項２１】
点光源からの光が撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示し、かつレンズの収差のデータ及びセンサ受光強度特性に基づいて予め算出された点像強度分布を読み出し、
前記センサ受光強度特性は、前記撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示し、前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束は、前記撮像素子の分割画素によってそれぞれ受光され、
前記点像強度分布は、前記撮像素子に光束を導く前記レンズのレンズ位置毎に光軸上の複数の位置の各々について予め算出されていることを特徴とする情報処理方法。
【請求項２２】
レンズの収差のデータを第１の記憶装置に蓄積し、
撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過して、前記撮像素子の分割画素によってそれぞれ受光される複数の光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示すセンサ受光強度特性を第２の記憶装置に蓄積し、
前記レンズの収差のデータ及び前記センサ受光強度特性に基づいて、点光源からの光が前記撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示す点像強度分布を、前記レンズのレンズ位置毎に光軸上の複数の位置の各々について算出することを特徴とする情報処理方法。
【請求項２３】
分割画素をそれぞれ含む複数の画素を有し、前記分割画素はそれぞれ撮像光学システムの射出瞳のそれぞれ異なる領域を通過する光束をそれぞれ受光する撮像素子を用い、
レンズの収差のデータ及びセンサ受光強度特性に基づいて、点光源からの光が前記撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示す点像強度分布を、前記レンズのレンズ位置毎に光軸上の複数の位置の各々について算出し、
合焦位置を検出し、
前記レンズが各レンズ位置にある場合の光軸上の複数の位置の各々における前記点像強度分布に基づいて補正値を、前記レンズのレンズ位置毎に算出し、
前記補正値を用いて前記合焦位置を補正し、
前記センサ受光強度特性は、前記撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示すことを特徴とする撮像方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の一観点によれば、撮像素子に光束を導くレンズのレンズ位置毎に記憶され、該レンズが各レンズ位置にある場合の光軸上の複数の位置の各々における点像強度分布に基づいて算出された、検出された合焦位置を補正するための補正値を、該レンズ位置に応じて記憶装置から読み出し、前記点像強度分布は、点光源からの光が撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示し、かつレンズの収差のデータ及びセンサ受光強度特性に基づいて予め算出されており、前記センサ受光強度特性は、前記撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示し、前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束は、前記撮像素子の分割画素によってそれぞれ受光される情報処理装置が提供される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の別の観点によれば、撮像素子に光束を導くレンズのレンズ位置毎に記憶され、該レンズが各レンズ位置にある場合の光軸上の複数の位置の各々における点像強度分布に基づいて算出された、検出された合焦位置を補正するための補正値を、該レンズ位置に応じて記憶装置から読み出し、前記点像強度分布は、点光源からの光が撮像素子の受光面に達した際の光強度分布を示し、かつレンズの収差のデータ及びセンサ受光強度特性に基づいて予め算出されており、前記センサ受光強度特性は、前記撮像素子上に配された前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束の前記撮像素子の受光面における受光強度を示し、前記撮像素子の入射瞳の各領域を通過する光束は、前記撮像素子の分割画素によってそれぞれ受光される情報処理方法が提供される。