(57)【要約】【課題】  簡易な演算による、光束のケラレ状態に応じた像の修復を可能とし、合焦精度を向上させること。【解決手段】  撮影光学系（１０１）の異なる瞳領域を通過した光束をそれぞれ受光して、第１の画像信号と第２の画像信号をそれぞれ出力する一対の画素群を有する撮像素子（１０７）と、第１の画像信号に第１の係数を乗じた値から第２の画像信号に第２の係数を乗じた値を減算して、第１の補正画像信号を生成し、第２の画像信号に第３の係数を乗じた値から第１の画像信号に第４の係数を乗じた値を減算して、第２の補正画像信号を生成する演算手段（１２１）と、第１及び第２の補正画像信号の位相差に基づいて、焦点ずれ量を検出する焦点検出手段（１２１）とを有し、第１及び第３の係数は、一対の画素群それぞれに対する瞳面における入射光束の強度分布の積分値に基づいて、第２及び第４の係数は、前記強度分布と前記積分値とに基づいて、予め決められている。【選択図】  図１
2010152006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を結像する結像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一対の画素群を有し、該一対の画素群の一方から第１の画像信号を出力し、該一対の画素群の他方から第２の画像信号を出力する撮像手段と、
前記第１の画像信号に予め決められた第１の係数を乗じて得られた値から、前記第２の画像信号に予め決められた第２の係数を乗じて得られた値を減算して、第１の補正画像信号を生成すると共に、前記第２の画像信号に予め決められた第３の係数を乗じて得られた値から、前記第１の画像信号に予め決められた第４の係数を乗じて得られた値を減算して、第２の補正画像信号を生成する演算手段と、
前記演算手段により生成された前記第１の補正画像信号及び前記第２の補正画像信号の位相差に基づいて、焦点ずれ量を検出する焦点検出手段とを有し、
前記第１の係数及び前記第３の係数は、前記一対の画素群それぞれに対する瞳面における入射光束の強度分布の積分値に基づいて予め決められ、前記第２の係数及び前記第４の係数は、前記強度分布と前記積分値とに基づいて予め決められていることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記入射光束の強度分布は前記画素群の像高に応じて異なり、異なる像高に対応する前記強度分布に基づいて、前記第１から第４の係数が予め決められていることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項３】
前記入射光束の強度分布は絞り値に応じて異なり、異なる絞り値に対応する前記強度分布に基づいて、前記第１から第４の係数が予め決められていることを特徴とする請求項１または２に記載の焦点検出装置。
【請求項４】
前記第１から第４の係数を記憶した記憶手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項５】
被写体像を結像する結像光学系と、
請求項１から３のいずれか１項に記載の焦点検出装置と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
被写体像を結像する結像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一対の画素群の一方から第１の画像信号を出力し、前記一対の画素群の他方から第２の画像信号を出力する撮像工程と、
前記第１の画像信号に予め決められた第１の係数を乗じて得られた値から、前記第２の画像信号に予め決められた第２の係数を乗じて得られた値を減算して、第１の補正画像信号を生成すると共に、前記第２の画像信号に予め決められた第３の係数を乗じて得られた値から、前記第１の画像信号に予め決められた第４の係数を乗じて得られた値を減算して、第２の補正画像信号を生成する演算工程と、
前記演算工程で生成された前記第１の補正画像信号及び前記第２の補正画像信号の位相差に基づいて、焦点ずれ量を検出する焦点検出工程とを有し、
前記第１の係数及び前記第３の係数は、前記一対の画素群それぞれに対する瞳面における入射光束の強度分布の積分値に基づいて予め決められ、前記第２の係数及び前記第４の係数は、前記強度分布と前記積分値とに基づいて予め決められていることを特徴とする焦点検出方法。
【請求項７】
コンピュータに、請求項６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８】
請求項７に記載のプログラムを格納したことを特徴とする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、焦点検出装置及び方法、及び撮像装置に関し、更に詳しくは、撮像を行うための撮像素子から得られる像に基づいて撮影レンズの合焦状態を検出可能なデジタルスチルカメラ等の撮像装置で用いられる焦点検出装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イメージセンサを用いて撮影を行うデジタルカメラにおいて撮影レンズの合焦状態を検出する方式の一つとして、各画素にマイクロレンズが形成された２次元のセンサを用いて、瞳分割方式の焦点検出を行う装置が特許文献１に開示されている。特許文献１の装置では、イメージセンサを構成する各画素の光電変換部が複数に分割され、分割された光電変換部がマイクロレンズを介して撮影レンズの瞳の異なる領域を通過した光束を受光するように構成されている。
【０００３】
また、本出願人はデジタルスチルカメラに用いられるＣＭＯＳ型イメージセンサ（固体撮像装置）を用いて瞳分割方式の焦点検出を行う固体撮像装置を特許文献２に開示している。特許文献２の固体撮像装置では、固体撮像装置を構成する多数の画素のうちの一部の画素は、撮影レンズの焦点状態を検出するために光電変換部が２つに分割された構成となっている。光電変換部は、マイクロレンズを介して撮影レンズの瞳の所定領域を通過した光束を受光するように構成されている。
【０００４】
また、特許文献３では、カメラに格納された特定のフィルターを、口径比、射出瞳位置、像ズレ量によって変形し、該変形フィルターを被写体像に適応させたのち、焦点状態を検出する技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−２４１０５号公報（第２頁、図１）
【特許文献２】特開２００５−１０６９９４号公報（第７頁、図３）
【特許文献３】特開平５−１２７０７４号公報（第１５頁、図３４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、各画素の光電変換部を２つの受光領域に分割して焦点状態を検出する場合、撮影レンズのレンズ枠などにより光束にけられが生じてしまうため、光電変換部の受光領域それぞれが受光感度特性を維持することが難しい。従って、一対の受光感度特性、つまりは、一対の像のボケ形状の一致度を保つことが困難となる。
【０００７】
そのため、撮影レンズの瞳上の第１の領域を透過した光束により生成された像と、第１の領域と異なる第２の領域を透過した光束により生成される像の一致度は低くなる。その結果、特許文献１〜２に記載された発明では、撮影レンズの瞳上の異なる領域を透過した光束により生成された２つの像に基づいて相関演算を行っても、精度の高い焦点検出ができないという欠点があった。
【０００８】
一方、特許文献３の発明では、カメラに格納された特定のフィルタをデフォーカス量に応じて変形し、畳み込み積分を行う方法で提示されている。しかしながら、デフォーカス量毎の畳み込み積分を行う必要があるため、計算量が膨大となり、実現可能な演算処理回路へ落とし込む上で低コストや省スペースを確保することが困難となるという問題がある。
【０００９】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、簡易な演算による、光束のケラレ状態に応じた像の修復を可能とし、合焦精度を向上させ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、本発明の焦点検出装置は、被写体像を結像する結像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一対の画素群を有し、該一対の画素群の一方から第１の画像信号を出力し、該一対の画素群の他方から第２の画像信号を出力する撮像手段と、前記第１の画像信号に予め決められた第１の係数を乗じて得られた値から、前記第２の画像信号に予め決められた第２の係数を乗じて得られた値を減算して、第１の補正画像信号を生成すると共に、前記第２の画像信号に予め決められた第３の係数を乗じて得られた値から、前記第１の画像信号に予め決められた第４の係数を乗じて得られた値を減算して、第２の補正画像信号を生成する演算手段と、前記演算手段により生成された前記第１の補正画像信号及び前記第２の補正画像信号の位相差に基づいて、焦点ずれ量を検出する焦点検出手段とを有し、前記第１の係数及び前記第３の係数は、前記一対の画素群それぞれに対する瞳面における入射光束の強度分布の積分値に基づいて予め決められ、前記第２の係数及び前記第４の係数は、前記強度分布と前記積分値とに基づいて予め決められていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の撮像装置は、被写体像を結像する結像光学系と、上記記載の焦点検出装置とを有する。
【００１２】
更に、本発明の焦点検出方法は、被写体像を結像する結像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一対の画素群の一方から第１の画像信号を出力し、前記一対の画素群の他方から第２の画像信号を出力する撮像工程と、前記第１の画像信号に予め決められた第１の係数を乗じて得られた値から、前記第２の画像信号に予め決められた第２の係数を乗じて得られた値を減算して、第１の補正画像信号を生成すると共に、前記第２の画像信号に予め決められた第３の係数を乗じて得られた値から、前記第１の画像信号に予め決められた第４の係数を乗じて得られた値を減算して、第２の補正画像信号を生成する演算工程と、前記演算工程で生成された前記第１の補正画像信号及び前記第２の補正画像信号の位相差に基づいて、焦点ずれ量を検出する焦点検出工程とを有し、前記第１の係数及び前記第３の係数は、前記一対の画素群それぞれに対する瞳面における入射光束の強度分布の積分値に基づいて予め決められ、前記第２の係数及び前記第４の係数は、前記強度分布と前記積分値とに基づいて予め決められていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡易な演算による、光束のケラレ状態に応じた像の修復を可能とし、合焦精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。ただし、本形態において例示される構成部品の寸法、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明がそれらの例示に限定されるものではない。
【００１５】
＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の構成図であり、撮像素子を有したカメラ本体と撮影光学系とが一体となった電子カメラを示している。図１において、１０１は撮影光学系（結像光学系）の先端に配置された第１レンズ群であり、光軸方向に進退可能に保持される。１０２は絞り兼用シャッタであり、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行うほか、静止画撮影時には露光秒時を調節する機能も備える。１０３は第２レンズ群である。そして、絞り兼用シャッタ１０２及び第２レンズ群１０３は、一体となって光軸方向に進退し、第１レンズ群１０１の進退動作との連動により、変倍作用（ズーム機能）を成す。
【００１６】
１０５は第３レンズ群であり、光軸方向の進退により、焦点調節を行う。１０６は光学的ローパスフィルタであり、撮影画像の偽色やモアレを軽減するための光学素子である。１０７はＣＭＯＳイメージセンサとその周辺回路で構成された撮像素子である。撮像素子１０７は、水平方向ｍ画素、垂直方向ｎ画素に配列された受光画素を複数有し、当該受光画素上に、ベイヤー配列の原色カラーモザイクフィルタがオンチップで形成された、２次元単板カラーセンサが用いられる。
【００１７】
１１１はズームアクチュエータであり、不図示のカム筒を回動することで、第１レンズ群１０１及び第２レンズ群１０３を光軸方向に進退駆動し、変倍操作を行う。１１２は絞りシャッタアクチュエータであり、絞り兼用シャッタ１０２の開口径を制御して撮影光量を調節すると共に、静止画撮影時の露光時間制御を行う。１１４はフォーカスアクチュエータであり、第３レンズ群１０５を光軸方向に進退駆動して焦点調節を行う。
【００１８】
１１５は撮影時の被写体照明用電子フラッシュであり、キセノン管を用いた閃光照明装置が好適であるが、連続発光するＬＥＤを備えた照明装置を用いても良い。１１６はＡＦ補助光発光部であり、所定の開口パターンを有したマスクの像を、投光レンズを介して被写界に投影し、暗い被写体や低コントラスト被写体に対する焦点検出能力を向上させる。
【００１９】
１２１はＣＰＵであり、撮像装置内でカメラ本体の種々の制御を司る。ＣＰＵ１２１は、例えば、演算部、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、通信インターフェイス回路等を有する。そして、ＣＰＵ１２１は、ＲＯＭに記憶された所定のプログラムに基づいて、撮像装置が有する各種回路を駆動し、ＡＦ、撮影、画像処理及び記録等の一連の動作を実行する。ＣＰＵ１２１は本発明の演算手段及び焦点検出手段である。
【００２０】
１２２は電子フラッシュ制御回路であり、撮影動作に同期して電子フラッシュ１１５を点灯制御する。１２３は補助光駆動回路であり、焦点検出動作に同期してＡＦ補助光発光部１１６を点灯制御する。１２４は撮像素子駆動回路であり、撮像素子１０７の撮像動作を制御すると共に、取得した画像信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ１２１に送信する。１２５は画像処理回路であり、撮像素子１０７が取得した画像のγ変換、カラー補間、ＪＰＥＧ圧縮等の処理を行う。
【００２１】
１２６はフォーカス駆動回路であり、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ１１４を駆動制御し、第３レンズ群１０５を光軸方向に進退駆動して焦点調節を行う。１２８は絞りシャッタ駆動回路であり、絞りシャッタアクチュエータ１１２を駆動制御して絞り兼用シャッタ１０２の開口を制御する。１２９はズーム駆動回路であり、撮影者のズーム操作に応じてズームアクチュエータ１１１を駆動する。
【００２２】
１３１はＬＣＤ等の表示器であり、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と撮影後の確認用画像、焦点検出時の合焦状態表示画像等を表示する。１３２は操作スイッチ群であり、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で構成される。１３３は着脱可能なフラッシュメモリであり、撮影済み画像を記録する。
【００２３】
図２は本実施形態における撮像素子１０７の概略構成を示す回路図で、例えば、本発明人による特開平０９−０４６５９６号公報等に開示された技術を好適に用いることができる。図２では２次元ＣＭＯＳエリアセンサの２列×４行分の画素の範囲を示しているが、実際には、図２に示した画素を多数配置し、高解像度画像の取得を可能としている。なお、本実施形態においては、画素ピッチが２μm、有効画素数が横３０００列×縦２０００行の６００万画素、撮像画面サイズが横６ｍｍ×縦４ｍｍの撮像素子として説明を行う。
【００２４】
図２において、１はＭＯＳトランジスタゲートとゲート下の空乏層からなる光電変換素子の光電変換部、２はフォトゲート、３は転送スイッチＭＯＳトランジスタ、４はリセット用ＭＯＳトランジスタである。５はソースフォロワアンプＭＯＳトランジスタ、６は水平選択スイッチＭＯＳトランジスタ、７はソースフォロワの負荷ＭＯＳトランジスタである。８は暗出力転送ＭＯＳトランジスタ、９は明出力転送ＭＯＳトランジスタ、１０は暗出力蓄積容量ＣTN、１１は明出力蓄積容量ＣTSである。１２は水平転送ＭＯＳトランジスタ、１３は水平出力線リセットＭＯＳトランジスタ、１４は差動出力アンプ、１５は水平走査回路、１６は垂直走査回路である。
【００２５】
図３は、図２のＹ方向の２つの画素に係る配線部の断面図を示す。同図において、１７はＰ型ウェル、１８はゲート酸化膜、１９は一層目ポリシリコン、２０は二層目ポリシリコン、２１はｎ+フローティングディフュージョン（ＦＤ）部である。ＦＤ部２１は２つの転送ＭＯＳトランジスタを介して２つの光電変換部と接続される。同図において、２つの転送スイッチＭＯＳトランジスタ３のドレインとＦＤ部２１を共通化して微細化とＦＤ部２１の容量低減による感度向上を図っているが、アルミニウム（Ａｌ）配線でＦＤ部２１を接続しても良い。
【００２６】
次に、図４のタイミングチャートを用いて、図２及び図３に示す撮像素子１０７における全画素独立出力の場合の動作について説明する。
【００２７】
まず、垂直走査回路１６からのタイミング出力によって、制御パルスφＬをハイとして垂直出力線をリセットする。また、制御パルスφＲ0、φＰＧ00、φＰＧe0をハイとし、リセット用ＭＯＳトランジスタ４をオンとし、フォトゲート２の一層目ポリシリコン１９をハイとしておく。時刻Ｔ0において、制御パルスφＳ0をハイとし、選択スイッチＭＯＳトランジスタ６をオンさせ、第１及び第２ラインの画素を選択する。次に制御パルスφＲ0をロウとし、ＦＤ部２１のリセットを止め、ＦＤ部２１をフローティング状態とし、ソースフォロワアンプＭＯＳトランジスタ５のゲート・ソース間をスルーとする。その後、時刻Ｔ1において制御パルスφＴNをハイとし、ＦＤ部２１の暗電圧をソースフォロワ動作で蓄積容量ＣTN１０に出力させる。
【００２８】
次に、第１ラインの画素から光電変換出力を行うため、先ず、第１ラインの制御パルスφＴＸ00をハイとして転送スイッチＭＯＳトランジスタ３を導通する。その後、時刻Ｔ2において制御パルスφＰＧ00をローとして下げる。この時フォトゲート２の下に拡がっていたポテンシャル井戸を上げて、光発生キャリアをＦＤ部２１に完全転送させるような電圧関係が好ましい。従って完全転送が可能であれば制御パルスφＴＸはパルスではなくある固定電位でもかまわない。
【００２９】
時刻Ｔ2でフォトダイオードの第１ラインの画素からの電荷がＦＤ部２１に転送されることにより、ＦＤ部２１の電位が光に応じて変化することになる。この時ソースフォロワアンプＭＯＳトランジスタ５がフローティング状態であるので、ＦＤ部２１の電位を時刻Ｔ3において制御パルスφＴsをハイとして蓄積容量ＣTS１１に出力する。この時点で第１ラインの画素の暗出力と明出力はそれぞれ蓄積容量ＣTN１０とＣTS１１に蓄積される。時刻Ｔ4で制御パルスφＨＣを一時ハイとして水平出力線リセットＭＯＳトランジスタ１３を導通して水平出力線をリセットし、水平転送期間において水平走査回路１５の走査タイミング信号により水平出力線に画素の暗出力と明出力を出力させる。この時、蓄積容量ＣTN１０とＣTS１１の差動増幅器１４によって、差動出力ＶOUTを取れば、画素のランダムノイズ、固定パターンノイズを除去したＳ／Ｎの良い信号が得られる。
【００３０】
また、第１ラインの画素の暗出力及び明出力は、同時に夫々の垂直出力線に接続された蓄積容量ＣTN１０とＣTS１１に蓄積されている。従って、水平転送ＭＯＳトランジスタ１２を順次オンとしていくことにより、夫々の蓄積容量ＣTN１０とＣTS１１に蓄積された電荷は、水平出力線に順次読み出され、差動増幅器１４から出力される。
【００３１】
また、本実施の形態では、差動出力ＶOUTをチップ内で行う構成を示している。しかしながら、チップ内に含めず、外部で従来のＣＤＳ（Correlated Double Sampling：相関二重サンプリング）回路を用いても同様の効果が得られる。
【００３２】
一方、第１ラインの画素から蓄積容量ＣTS１１に明出力を出力した後、制御パルスφＲ0をハイとしてリセット用ＭＯＳトランジスタ４を導通し、ＦＤ部２１を電源ＶDDにリセットする。第１ラインの電荷の水平転送が終了した後、第２ラインの画素からの読み出しを行う。第２ラインの読み出しは、上述した第１ラインと同様にまず制御パルスφＴＸe0、制御パルスφＰＧe0を駆動させる。次に、制御パルスφＴN、φＴSに夫々ハイパルスを供給して、蓄積容量ＣTN１０とＣTS１１に夫々暗出力と明出力を蓄積し、暗出力及び明出力を取り出す。
【００３３】
以上の駆動により、第１、第２ラインの読み出しを夫々独立に行うことができる。この後、垂直走査回路１６を走査させ、同様にして第２ｎ＋１、第２ｎ＋２（ｎ＝１，２，…）の読み出しを行えば、全画素からの独立出力が行える。即ち、ｎ＝１の場合は、まず制御パルスφＳ1をハイとし、次にφＲ1をローとし、続いて制御パルスφＴN、φＴＸ01をハイとする。そして、制御パルスφＰＧ01をロー、制御パルスφＴSをハイ、制御パルスφＨＣを一時ハイとして第３ラインの各画素から暗出力及び明出力を読み出す。続いて、制御パルスφＴＸe1、φＰＧe1及び上記と同様に制御パルスを印加して、第４ラインの各画素から暗出力及び明出力を読み出す。
【００３４】
図５〜図７は、撮像用画素と焦点検出用画素の構造を説明する図である。本実施の形態においては、２行×２列の４画素のうち、対角２画素にＧ（緑色）の分光感度を有する画素を配置し、他の２画素にＲ（赤色）とＢ（青色）の分光感度を有する画素を各１個配置した、ベイヤー配列が採用されている。そして、このベイヤー配列の間に、後述する構造の焦点検出用画素が所定の規則で分散配置される。
【００３５】
図５に撮像用画素の配置と構造を示す。図５（ａ）は２行×２列の撮像用画素の平面図である。周知のごとく、ベイヤー配列では対角方向にＧ画素が、他の２画素にＲとＢの画素が配置される。そしてこの２行×２列の構造が繰り返し配置される。
【００３６】
図５（ａ）におけるＡ−Ａ断面図を図５（ｂ）に示す。ＭＬは各画素の最前面に配置されたオンチップマイクロレンズ、ＣＦＲはＲ（赤色）のカラーフィルタ、ＣＦＧはＧ（緑色）のカラーフィルタである。ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）は撮像素子１０７の光電変換素子を模式的に示したものである。ＣＬ（Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｌａｙｅｒ）は、撮像素子１０７内の各種信号を伝達する信号線を形成するための配線層である。ＴＬ（Ｔａｋｉｎｇ  Ｌｅｎｓ）は撮影レンズ１００を模式的に示したもの、Ｌは撮影レンズＴＬの光軸である。なお、図５は撮像素子１０７の内、中心付近の画素、すなわち撮影レンズＴＬの光軸Ｌ上付近の画素構造を示す図である。
【００３７】
ここで、撮像用画素のオンチップマイクロレンズＭＬと光電変換素子ＰＤは、撮影レンズＴＬを通過した光束を可能な限り有効に取り込むように構成されている。換言すると、撮影レンズＴＬの射出瞳ＥＰ（Ｅｘｉｔ  Ｐｕｐｉｌ）と光電変換素子ＰＤは、マイクロレンズＭＬにより共役関係にあり、かつ光電変換素子の有効面積は大面積に設計される。なお、図５（ｂ）ではＲ画素の入射光束について説明したが、Ｇ画素及びＢ（青色）画素も同一の構造となっている。このように、撮像用のＲＧＢ各画素に対応した射出瞳ＥＰは大径となり、被写体からの光束を効率よく取り込んで画像信号のＳ／Ｎを向上させている。
【００３８】
図６は、撮影レンズＴＬの、図中ｘ方向に瞳分割を行うための焦点検出用画素の平面図と断面図を示す。図６（ａ）は、焦点検出用画素を含む２行×２列の画素の平面図である。記録又は観賞のための画像信号を得る場合、Ｇ画素で輝度情報の主成分を取得する。これは、人間の画像認識特性は輝度情報に敏感であるためで、Ｇ画素が欠損すると画質劣化が認知されやすい。一方でＲ画素又はＢ画素は、色情報（色差情報）を取得する画素であるが、人間の視覚特性は色情報には鈍感であるため、色情報を取得する画素は多少の欠損が生じても画質劣化は認識され難い。そこで、本実施形態においては、２行×２列の画素のうち、Ｇ画素は撮像用画素として残し、Ｒ画素とＢ画素をある割合で焦点検出用画素に置き換える。この焦点検出用画素対を図６（ａ）においてＳＨＡ及びＳＨＢと示す。
【００３９】
図６（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図を図６（ｂ）に示す。マイクロレンズＭＬと、光電変換素子ＰＤは図５（ｂ）に示した撮像用画素と同一構造である。なお図６も、撮像素子１０７のうち中心付近の画素、すなわち撮影レンズＴＬの光軸Ｌ上付近の画素の構造を示す図である。
【００４０】
本実施の形態においては、焦点検出用画素の信号は画像生成には用いないため、色分離用カラーフィルタの代わりに透明膜ＣＦＷ（白色）が配置される。また、撮像素子１０７で瞳分割を行うため、配線層ＣＬの開口部はマイクロレンズＭＬの中心線に対してｘ方向に偏心している。具体的には、画素ＳＨＡの開口部ＯＰＨＡはマイクロレンズＭＬの中心線に対して−ｘ方向に４１ＨＡだけ偏心しているため、撮影レンズＴＬの＋ｘ方向の射出瞳領域ＥＰＨＡを通過した光束４０ＨＡを受光する。同様に、画素ＳＨＢの開口部ＯＰＨＢはマイクロレンズＭＬの中心線に対して＋ｘ方向に４１ＨＢだけ偏心しているため、撮影レンズＴＬの−ｘ方向の射出瞳領域ＥＰＨＢを通過した光束４０ＨＢを受光する。
【００４１】
以上のような構成を有する画素ＳＨＡをｘ方向に規則的に配列し、これらの画素群（一方の画素群）から取得した被写体像をＡ像とする。また、画素ＳＨＢもｘ方向に規則的に配列し、これらの画素群（他方の画素群）から取得した被写体像をＢ像とする。そして、取得したＡ像とＢ像の相対位置を検出することで、ｘ方向に輝度分布を有する被写体像の焦点ずれ量（デフォーカス量）を検出できる。
【００４２】
なお、上記画素ＳＨＡ及びＳＨＢでは、撮影画面のｘ方向に輝度分布を有した被写体、例えばｙ方向の線（縦線）に対しては焦点検出可能だが、ｙ方向に輝度分布を有するｘ方向の線（横線）は焦点検出不能である。そこで本実施形態では、後者についても焦点検出できるよう、撮影レンズのｙ方向にも瞳分割を行う画素も備えている。
【００４３】
図７は、撮影レンズＴＬの、図中ｙ方向に瞳分割を行うための焦点検出用画素の平面図と断面図を示す。図７（ａ）は、撮像素子１０７の中央付近、すなわち撮影レンズＴＬの光軸Ｌ上付近に位置する、焦点検出用画素を含む２行×２列の画素の平面図である。図６（ａ）と同様に、Ｇ画素は撮像用画素として残し、Ｒ画素とＢ画素をある割合で焦点検出用画素に置き換える。この焦点検出用画素対を図７（ａ）においてＳＶＣ及びＳＶＤと示す。
【００４４】
図７（ａ）における断面Ｃ−Ｃを図６（ｂ）に示すが、図６（ｂ）に示す画素がｘ方向に瞳分離する構造であるのに対して、図７（ｂ）に示す画素は瞳分離方向がｙ方向になっているだけで、画素の構造としては変わらない。すなわち、画素ＳＶＣの開口部ＯＰＶＣはマイクロレンズＭＬの中心線に対して−ｙ方向に４１ＶＣだけ偏心しているため、撮影レンズＴＬの＋ｙ方向の射出瞳領域ＥＰＶＣを通過した光束４０ＶＣを受光する。同様に、画素ＳＶＤの開口部ＯＰＶＣはマイクロレンズＭＬの中心線に対して＋ｙ方向に４１ＶＤだけ偏心しているため、撮影レンズＴＬの−ｙ方向の射出瞳領域ＥＰＶＤを通過した光束４０ＶＤを受光する。
【００４５】
以上のような構成を有する画素ＳＶＣをｙ方向に規則的に配列し、これらの画素群（一方の画素群）から取得した被写体像をＣ像とする。また、画素ＳＶＤもｙ方向に規則的に配列し、これらの画素群（他方の画素群）から取得した被写体像をＤ像とする。そして、取得したＣ像とＤ像の相対位置を検出することで、ｙ方向に輝度分布を有する被写体像の焦点ずれ量（デフォーカス量）を検出できる。
【００４６】
図８は、撮像素子１０７の焦点検出用画素による瞳分割機能を概念的に説明する図である。図８において、図５〜図７と同じの構成には同じ参照記号を付している。ＯＢＪは被写体、ＩＭＧは被写体像である。
【００４７】
撮像用画素は図５で説明したように、撮影レンズＴＬの射出瞳ＥＰの全領域を通過した光束を受光する。一方、焦点検出用画素は図６及び図７を参照して説明したように、瞳分割機能を有している。具体的には、図６の画素ＳＨＡは+ｘ方向の側の瞳を通過した光束ＬＨＡ、すなわち図８の射出瞳領域ＥＰＨＡを通過した光束を受光する。同様に画素ＳＨＢ、ＳＶＣ及びＳＶＤはそれぞれ射出瞳領域ＥＰＨＢ、ＥＰＶＣ及びＥＰＶＤを通過した光束をそれぞれ受光する。なお、焦点検出用画素は、ｘ方向ずれ検出用の画素ペアＳＨＡ及びＳＨＢと、ｙ方向ずれ検出用の画素ペアＳＶＣ及びＳＶＤが、撮像領域全域に渡って均等な密度で配置されている。そしてｘ方向ずれ検出の際には、ｘ方向ずれ検出用の画素ペアＳＨＡ及びＳＨＢから得られる一対の画像信号を、位相差演算のためのＡＦ画素信号として使用する。また、ｙ方向ずれ検出の際には、ｙ方向ずれ検出用の画素ペアＳＶＣ及びＳＶＤから得られる一対の画像信号を、位相差演算のためのＡＦ画素信号として使用する。以上のような構成により、撮像領域の任意位置において、ｘ方向及びｙ方向の位相差方式の焦点検出を行うことが可能である。
【００４８】
図９は、焦点検出時に取得した画像と焦点検出領域を説明する図である。図９において、撮像面に形成された被写体像には、中央付近に人物、左側に近景の樹木、右側に遠景の山並みが写っている。
【００４９】
図９においては、画面中央に人物の顔が存在している。そこで公知の顔認識技術によって顔の存在が検出されると、顔領域を中心にｘ方向ずれ検知のための焦点検出領域ＡＦＡＲｈ（ｘ１,ｙ１）と、ｙ方向ずれ検知のための焦点検出領域ＡＦＡＲｖ（ｘ３,ｙ３）が設定される。ここで添え字ｈはｘ方向、添え字ｖはｙ方向を表し、（ｘ1,ｙ1）及び（ｘ３,ｙ３）は焦点検出領域の左上隅の座標を表す。そして、焦点検出領域ＡＦＡＲｈ（ｘ１,ｙ１）の各セクション内に含まれるｘ方向ずれ検出用の焦点検出用画素ＳＨＡを３０セクションに渡って連結した位相差検出用のＡ像の信号をＡＦＳＩＧｈ（Ａ１）とする。また、同様に各セクションのｘ方向ずれ検出用の焦点検出用画素ＳＨＢを３０セクションに渡って連結した位相差検出用のＢ像の信号をＡＦＳＩＧｈ（Ｂ１）とする。そして、Ａ像の信号ＡＦＳＩＧｈ（Ａ１）とＢ像の信号ＡＦＳＩＧｈ（Ｂ１）の相対的なｘ方向ずれ量を公知の相関演算によって計算することで、撮影レンズの焦点ずれ量（デフォーカス量）を求めることができる。
【００５０】
焦点検出領域ＡＦＡＲｖ（ｘ3,ｙ３）についても、位相差検出用のＣ像の信号であるＡＦＳＩＧｖ（Ｃ１）と、Ｄ像の信号であるＡＦＳＩＧｈ（Ｄ１）の相対的なｙ方向のずれ量を公知の相関演算によって計算することで、同様に焦点ずれ量を求める。そして、ｘ方向及びｙ方向の焦点検出領域で検出した２つの焦点ずれ量を比較し、信頼性の高い値を採用する。
【００５１】
一方、画面左側の樹木の幹部は、ｙ方向成分が主体、すなわちｘ方向に輝度分布を有しているため、ｘ方向のずれ検知に適した被写体と判断され、ｘ方向のずれ検知のための焦点検出領域ＡＦＡＲｈ（ｘ2,ｙ２）が設定される。また、画面右側の山並み稜線部は、ｘ方向成分が主体、すなわちｙ方向に輝度分布を有しているため、ｙ方向のずれ検知に適した被写体と判断され、ｙ方向のずれ検知のための焦点検出領域ＡＦＡＲｖ（ｘ4,ｙ4）が設定される。
【００５２】
以上のように本実施の形態においては、ｘ方向及びｙ方向のずれ検出のための焦点検出領域を画面の任意位置に設定可能なため、被写体の投影位置や輝度分布の方向性が様々であっても、常に焦点検出が可能である。以下に、ずれ検出の原理を説明するが、この原理はｘ方向とｙ方向とで方向が異なること以外は等しいため、ここではｘ方向のずれの検出について説明し、ｙ方向のずれ検出の説明は省略する。
【００５３】
図１０は撮像素子１０７の中央の焦点検出用画素の入射角特性を表した模式図であり、図１０（ａ）は画素ＳＨＡ、図１０（ｂ）は画素ＳＨＢの特性を示している。図１０中θｘ軸、θｙ軸はそれぞれ画素のｘ方向、ｙ方向の入射角度を表している。図１０では、色が濃くなるほど受光強度が高いことを示している。図６では説明をしやすくするため、画素ＳＨＡの射出瞳をＥＰＨＡ、画素ＳＨＢの射出瞳をＥＰＨＢとして、それぞれ完全に分離して表した。しかし、図１０に示すように、実際には、開口部ＯＰＨＡ及び開口部ＯＰＨＢの開口部による回折の影響や、Ｓ／Ｎ比を向上させるために、画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの射出瞳は一部領域の重なる部分がある。
【００５４】
図１１は焦点検出用画素の入射角特性を１次元で表した図である。横軸は入射角を、縦軸は図１０のθｙ方向の受光感度を加算したものを表しており、原点が光軸Ｌである。画素ＳＨＡの特性を実線、画素ＳＨＢの特性を破線にて示している。図１１に示すように、撮像素子１０７の中央の焦点検出用画素では、画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの入射角特性は光軸Ｌに対して略対称となる。
【００５５】
図１２は光束のケラレを説明する図である。図１２（ａ）は撮像素子１０７の中央の画素に入射する光束を示し、図１２（ｂ）は撮像素子１０７の中央から像高を持った位置の画素に入射する光束を示している。撮像素子１０７には撮影レンズＴＬのレンズ保持枠や絞り１０２などのいくつかの構成部材によって制限された光束が入射する。ここでは説明を簡単にするため、あらゆる像高において光束を制限する部材が２つあるものとして説明する。
【００５６】
Ｉｗ１、Ｉｗ２は光束を制限する部材の窓であって、光束はこれら部材の窓Ｉｗ１、Ｉｗ２を通過する。ＭeはマイクロレンズＭＬの構成によって設定された瞳面を表している。まず、図１２（ａ）を用いて、撮像素子１０７の中央の画素に入射する光束のケラレを説明する。
【００５７】
Ｌ１ｒｃ、Ｌ１ｌｃは窓Ｉｗ１の射出光束の外周を表しており、Ｌ１ｒｃは図１２（ａ）中右端、Ｌ１ｌｃは図１２（ａ）中左端を示している。Ｌ２ｒｃ、Ｌ２ｌｃは窓Ｉｗ２の射出光束をマイクロレンズＭＬの瞳位置まで投影したものの外周を表しており、Ｌ２ｒｃは図１２中右端、Ｌ２ｌｃは図１２（ａ）中左端を示している。図１２（ａ）に示すように、撮像素子１０７の中央画素に入射する光束の瞳面Ｍｅでの瞳領域はＬ２ｌｃとＬ２ｒｃを外周とする光束、つまり、矢印Ａｒｅａ１で示される。
【００５８】
次に、図１２（ｂ）を用いて、撮像素子１０７の中央から像高を持った位置の画素に入射する光束のケラレについて説明する。Ｌ１ｒｈ、Ｌ１ｌｈは窓Ｉｗ１の射出光束の外周を表しており、Ｌ１ｒｈは図１２（ｂ）中右端、Ｌ１ｌｈは図１２（ｂ）中左端を示している。Ｌ２ｒｈ、Ｌ２ｌｈは窓Ｉｗ２の射出光束をマイクロレンズＭＬの瞳位置まで投影したものの外周を表しており、Ｌ２ｒｈは図１２（ｂ）中右端、Ｌ２ｌｈは図１２（ｂ）中左端を示している。図１２（ｂ）に示すように、撮像素子１０７の中央から像高を持った位置の画素に入射する光束の瞳面Ｍｅ上での瞳領域はＬ１ｌｈとＬ２ｒｈを外周とする光束、つまり、矢印Ａｒｅａ２で示される。
【００５９】
図１３は瞳面Ｍｅ上での瞳領域を示した図である。図１３（ａ）は撮像素子１０７の中央の画素の瞳領域を示し、図１３（ｂ）は撮像素子１０７の中央から像高を持った位置の画素の瞳領域を示している。図１２で説明したように、撮像素子１０７の中央の画素は窓Ｉｗ２のみによって制限された光束が入射するため、図１３（ａ）に示すように瞳領域Ａｒｅａ１は窓Ｉｗ２の形状がそのまま投影される。光束を制限する窓は円形状であるため、瞳領域Ａｒｅａ１の形状も円形状となる。一方、撮像素子１０７の中央から像高を持った位置の画素はＩｗ１とＩｗ２によって制限された光束が入射するため、瞳領域Ａｒｅａ２は図１３（ｂ）に示したような形状となる。
【００６０】
以上説明したレンズ保持枠や絞りの位置寸法は、レンズの種類によってそれぞれ異なるため、同じ像高の位置でもレンズの種類によって瞳領域の形状は異なってくる。
【００６１】
図１４は焦点検出用画素の瞳強度分布を示す図である。これは、図１０に示した撮像素子１０７の中央の焦点検出用画素の入射角特性をマイクロレンズＭＬの瞳上に投影したもので、図１４（ａ）は画素ＳＨＡ、図１４（ｂ）は画素ＳＨＢの特性を示している。図１４の縦軸および横軸は瞳上の座標に展開したものである。この瞳強度分布は、撮像素子１０７の中央から像高を持った位置の画素についても同じ特性をもっている。それは、撮像素子１０７の中央から像高を持った位置の画素のマイクロレンズＭＬは、光軸の中心がマイクロレンズＭＬの瞳の中心を通過するように偏心して作製されているためである。
【００６２】
図１５は撮像素子１０７における像高を示しており、Ｉｍｇ０は中央像高、Ｉｍｇ１は対角４割像高、Ｉｍｇ２は対角８割像高の位置を示している。
【００６３】
図１６は、所定のレンズの開放絞り値（Ｆ値：２．８）における撮像素子１０７の中央像高Ｉｍｇ０にある焦点検出用画素の瞳面Ｍｅ上でのケラレを示した図である。図１６（ａ）は、画素ＳＨＡ、図１６（ｂ）は画素ＳＨＢの特性を示している。図１６は図１３（ａ）で説明した瞳ケラレ形状と図１４を重ね合わせたものであり、画素ＳＨＡ及び画素ＳＨＢにはＡｒｅａ１で示した形状の内側を透過した光束が図示した瞳強度分布で入射する。
【００６４】
図１７は撮像素子１０７の中央像高Ｉｍｇ０の位置にある焦点検出用画素の瞳面Ｍｅ上での入射光束の瞳強度分布を１次元で表した図である。横軸は瞳面Ｍｅ上のｘ方向の座標を表し、縦軸は各座標の強度を表している。各座標の強度は図１６のｙ方向の瞳強度を加算したものである。なお、画素ＳＨＡの特性を実線、画素ＳＨＢの特性を破線にて示している。図１６に示すように画素ＳＨＡ及び画素ＳＨＢの瞳面Ｍｅ上の瞳強度分布は左右対称である。また、けられる形状も左右対称形状であることから、画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの瞳面Ｍｅ上での入射光束の瞳強度分布も左右対称である。しかしながら、画素ＳＨＡはｘ方向−側に尾引きが生じるのに対し、画素ＳＨＢはｘ方向＋側に尾引きが生じる。従って、画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの瞳強度分布はそれぞれ感度重心に対して非対称となる。
【００６５】
図１８は撮像素子１０７の対角４割像高Ｉｍｇ１の位置にある画素の瞳面Ｍｅ上でのケラレを示した図である。図１８（ａ）は画素ＳＨＡ、図１８（ｂ）は画素ＳＨＢの特性を示している。図１８は図１３（ｂ）で説明した瞳ケラレ形状と図１４の瞳強度分布の図を重ね合わせたものであり、画素ＳＨＡ及び画素ＳＨＢにはＡｒｅａ２で示した形状の内側を透過した光束が図示した瞳強度分布で入射する。
【００６６】
図１９は撮像素子１０７の対角４割像高Ｉｍｇ１の位置にある画素の瞳面Ｍｅ上での入射光束の瞳強度分布を１次元で表した図である。横軸は瞳面Ｍｅ上のｘ方向の座標を表し、縦軸は各座標の強度を表している。各座標の強度は図１８のｙ方向の瞳強度を瞳分離方向と直交する方向に加算したものである。図１９中、画素ＳＨＡの特性を実線、画素ＳＨＢの特性を破線にて示している。けられる形状が若干左右非対称の形状であるが、図からわかるように中央像高Ｉｍｇ０での画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの瞳強度分布とは若干の変化に留まっている。この場合においても、画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの瞳強度分布はそれぞれ感度重心に対して非対称となる。
【００６７】
図２０は撮像素子１０７の対角８割像高Ｉｍｇ２の位置にある画素の瞳面Ｍｅ上でのケラレを示した図である。図２０（ａ）は画素ＳＨＡ、図２０（ｂ）は画素ＳＨＢの特性を示している。図２１は撮像素子１０７の対角８割像高Ｉｍｇ２の位置にある画素の瞳面Ｍｅ上での入射光束の瞳強度分布を１次元で表した図である。横軸は瞳面Ｍｅ上のｘ方向の座標を表し、縦軸は各座標の強度を表している。各座標の強度は図２０のｙ方向の瞳強度を瞳分離方向と直交する方向に加算したものである。画素ＳＨＡの特性を実線、画素ＳＨＢの特性を破線にて示している。画素ＳＨＡ及び画素ＳＨＢの瞳面Ｍｅ上の瞳強度分布は左右対称であるが、けられる形状が左右非対称の形状であることから、画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの瞳面Ｍｅ上での入射光束の瞳強度分布は、左右非対称となる。また画素ＳＨＡはｘ方向−側に尾引きが生じるのに対し、画素ＳＨＢはｘ方向＋側に尾引きが大きく生じている。この場合には、画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの瞳強度分布はそれぞれ感度重心に対して非対称性が大きくなっている。
【００６８】
ここで、被写体の光量分布をｆ（ｘ，ｙ）、被写体像の光量分布をｇ（ｘ，ｙ）とすると、
【００６９】
2010152006.tif 000003
【００７０】
の関係（畳み込み積分；convolution）が成立する。ここでｈ（ｘ，ｙ）は被写体が画像形成システムにおいて劣化する状態を表す伝達関数で、点像分布関数（point spread function）と呼ばれる。従って、焦点検出に用いる１対の被写体像を知るには、点像分布関数を知る必要がある。ここで、位相方式焦点検出においては、１対の被写体像の１次元方向に注目し、その位相ずれを検出する。そのため、点像分布関数の代わりに１次元の関数である線像分布関数（line spread function）により、焦点検出に関する画像システムを評価することができる。そこで、被写体の光量分布をｆ（ｘ）、被写体像の光量分布をｇ（ｘ）と置き換えると、上記式（１）は線像分布関数Ｌ（ａ）を用いて以下のように書き換えられる。
2010152006.tif 000004
【００７１】
従って、上記式（２）より任意のデフォーカス時の位相ずれ方向における、通過する瞳領域が異なる光束により生成される一対の線像分布関数を求める。これにより、一対の被写体像を知ることができる。一対の被写体像が分かれば、それぞれの被写体像の重心間隔から基線長を求め、一対の被写体像の像ズレ量と基線長からデフォーカス量を算出することができる。基線長は以下の（３）〜（５）式により求めることができる。被写体像の重心をＧＡ、ＧＢ、基線長をＧとすると、
【００７２】
2010152006.tif 000005
【００７３】
2010152006.tif 000006
【００７４】
2010152006.tif 000007
【００７５】
ある点光源が光学系の射出瞳を通過し、結像面上に形成する点像の強度分布、いわゆる点像分布関数は、瞳上の座標に展開した焦点検出用画素の瞳強度分布に瞳ケラレ形状を開口窓とした瞳強度分布の特性が結像面上に縮小投影されていると考えられる。例えば、図１６に示す強度特性が、結像面上に縮小投影されていると考えられる。同様に、線像分布関数は１次元方向における瞳強度分布の特性、即ち、瞳強度分布の特性を１次元方向に積分したもの（例えば、図１７の強度特性）がマイクロレンズＭＬにより結像面上に縮小したものと考えることができる。
【００７６】
よって、線像分布関数は図１７、図１９、図２１に示した瞳強度分布に相当し、小デフォーカスの場合、それぞれ瞳強度分布を横軸方向に縮小、縦軸方向に拡大、大デフォーカスの場合横軸方向に拡大、縦軸方向に縮小したものと考えることができる。
【００７７】
つまり、図１７、図１９、図２１に示したように、画素ＳＨＡ及び画素ＳＨＢの瞳面Ｍｅ上での入射光束の瞳強度分布の形状が同一でない場合には、被写体像Ａ像と被写体像Ｂ像の一致度は低下し、デフォーカス量の検出精度も低下する。デフォーカス量の検出精度を向上させるためには、被写体像Ａ像と被写体像Ｂ像の形状不一致度を緩和し、像の一致度を上げることが有効である。
【００７８】
前述したように、被写体像Ａ像と被写体像Ｂ像の形状不一致度は画素ＳＨＡと画素ＳＨＢとにおいて感度重心に対して形状の異なる瞳強度分布が畳み込み積分されることによって生じる。その大元は、瞳強度分布の形状不一致度にある。その瞳強度分布の形状不一致度を擬似的に緩和させることにより、デフォーカスに依らずに検出精度を向上させるのが本発明の大きな特徴となる。
【００７９】
図２２は、中央像高Ｉｍｇ０での瞳強度分布の形状不一致度を緩和させるプロセスを説明する図である。図２２（ａ）は元々の瞳強度分布の１次元図、図２２（ｂ）は瞳強度分布の尾引きを緩和させた１次元図、図２２（ｃ）は画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの出力合計値を揃えた１次元図である。なお、図２２では、画素ＳＨＡの特性を実線、画素ＳＨＢの特性を破線にて示している。
【００８０】
中央像高Ｉｍｇ０での元々の瞳強度分布（図２２（ａ））において、画素ＳＨＡの瞳強度分布の片側の尾引き部○部を画素ＳＨＡの瞳強度分布特性□部で差し引くことにより尾引き部をほぼゼロとすることができる。ここで、画素ＳＨＡの尾引き部○部の値をＡｔａｒ、対応する画素ＳＨＢ□部の値をＢａｄｊ、画素ＳＨＢの尾引き部○部の値をＢｔａｒ、対応する画素ＳＨＡ□部の値をＡａｄｊ、とする。また、焦点検出領域のｘ番目の画素に対応する出力Ａｏｕｔ１（ｘ）、Ｂｏｕｔ１（ｘ）を近接する対のＡ像、Ｂ像の単一画素の出力値、Ａｏｕｔ２（ｘ）、Ｂｏｕｔ２（ｘ）を尾引きを緩和させたＡ像、Ｂ像の出力変換値とする。
ｂ００＝Ａｔａｒ／Ｂａｄｊ
ｄ００＝Ｂｔａｒ／Ａａｄｊ
【００８１】
とすると、
Ａｏｕｔ２（ｘ）＝Ａｏｕｔ１（ｘ）−ｂ００×Ｂｏｕｔ１（ｘ）    …（６）
Ｂｏｕｔ２（ｘ）＝Ｂｏｕｔ１（ｘ）−ｄ００×Ａｏｕｔ１（ｘ）    …（７）
といった近接する対のＡ像、Ｂ像の単一画素の出力に対して、差動信号変換（減算処理）を行うだけで図２２（ｂ）のように瞳強度分布の片側の尾引き部が緩和された特性を生成することができる。ここでは、変換された信号Ａｏｕｔ２（ｘ）、Ｂｏｕｔ２（ｘ）の特性が大きくマイナスになる部分がないように尾引き部○部の位置を選択する必要がある。大きくマイナスになる特性部分があると、像の修正が過剰となって元々の被写体像の形に依存するボケ像が得られなくなる場合が起こりうるためである。
次に図２２（ｂ）で示す画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの尾引きを緩和した瞳強度分布の出力積分値をそれぞれＳＡ２、ＳＢ２とする。
ａ０＝ＳＡ２／ＳＡ２＝１
ｃ０＝ＳＡ２／ＳＢ２
【００８２】
とすると、
Ａｏｕｔ３（ｘ）＝ａ０×Ａｏｕｔ２（ｘ）      …（８）
Ｂｏｕｔ３（ｘ）＝ｃ０×Ｂｏｕｔ２（ｘ）      …（９）
といった比例定数を掛け算することによって、図２２（ｃ）のように画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの瞳強度分布の積分値を等しくすることができる。中央像高Ｉｍｇ０においては、ＳＡ２とＳＢ２は等しくなってしまうため、図２２（ｂ）と図２２（ｃ）とは同一形状になっている。
式（６）、（７）、（８）、（９）より、
Ａｏｕｔ３（ｘ）＝ａ０×（Ａｏｕｔ１（ｘ）−ｂ００×Ｂｏｕｔ１（ｘ））
＝ａ０×Ａｏｕｔ１（ｘ）−ａ０×ｂ００×Ｂｏｕｔ１（ｘ）
Ｂｏｕｔ３（ｘ）＝ｃ０×（Ｂｏｕｔ１（ｘ）−ｄ００×Ａｏｕｔ１（ｘ））
＝ｃ０×Ｂｏｕｔ１（ｘ）−ｃ０×ｄ００×Ｂｏｕｔ１（ｘ）
【００８３】
となり、
ｂ０＝ａ０×ｂ００
ｄ０＝ｃ０×ｄ００
とおくと、
Ａｏｕｔ３（ｘ）＝ａ０×Ａｏｕｔ１（ｘ）−ｂ０×Ｂｏｕｔ１（ｘ）  …（１０）
Ｂｏｕｔ３（ｘ）＝ｃ０×Ｂｏｕｔ１（ｘ）−ｄ０×Ｂｏｕｔ１（ｘ）  …（１１）
といった式にまとめることができる。なお、式（１０）、（１１）において、Ａｏｕｔ１（ｘ）は第１の画像信号、Ｂｏｕｔ１（ｘ）は第２の画像信号、Ａｏｕｔ３（ｘ）は第１の補正画像信号、Ｂｏｕｔ３（ｘ）は第２の補正画像信号に対応する。更に、ａ０は第１の係数、ｂ０は第２の係数、ｃ０は第３の係数、ｄ０は第４の係数に対応する。
中央像高Ｉｍｇ０での形状不一致度を緩和するための補正定数ａ０、ｂ０、ｃ０、ｄ０を、
ｂ００＝ｄ００＝０．１５
ａ０＝ｃ０＝１
ｂ０＝ｄ０＝０．１５
【００８４】
とすることにより、図２２（ａ）の瞳強度分布から図２２（ｃ）の瞳強度分布に見かけ上変換することができる。
図２３は、図２２（ａ）の瞳強度分布に対応したデフォーカスの異なる撮像素子１０７の面上の線像分布であり、図２３（ａ）はデフォーカスが小さい場合、（ｂ）はデフォーカスが大きい場合の例を示す。図から分かるように、それぞれの線像分布は図２２（ａ）の瞳強度分布の形状不一致度がそのまま保持された形となっている。
【００８５】
一方、図２４は図２２（ｃ）の瞳強度分布に対応したデフォーカスの異なる撮像素子１０７の面上の線像分布であり、図２４（ａ）はデフォーカスが小さい場合、（ｂ）はデフォーカスが大きい場合の例を示す。図から分かるように、それぞれの線像分布は図２２（ｃ）の瞳強度分布の形状不一致度の緩和がそのまま保持された形となっている。
【００８６】
図２５は具体的に、２本の巾の異なるバーチャートがどのようにボケるかを示すものである。被写体像に対し、図２３の線像分布を畳み込み積分した形状がボケ形状となり、図２５（ａ）、（ｂ）は図２３の（ａ）、（ｂ）のデフォーカス量にそれぞれ対応している。
【００８７】
一方、図２６は撮像素子１０７の面上でのバーチャートのボケ像を示した図で、図２５で得られた形状一致度が良くない被写体像を上記式（１０）及び（１１）により変換したものである。このボケ像は形状不一致度を緩和した線像分布を畳み込み積分した形状と一致し、図２６（ａ）、（ｂ）は図２４の（ａ）、（ｂ）のデフォーカス量にそれぞれ対応している。
【００８８】
図２５のボケ形状に対し、図２６のボケ形状を見てわかるように、像のボケ形状の一致度がデフォーカスに依らずに改善されていることが分かる。
【００８９】
以上説明したようにデフォーカスに依らない固定のフィルタによる像の修復が可能となり、小規模な演算処理にも関わらず、合焦精度を向上させることが可能となる。
【００９０】
図２７は、対角４割像高Ｉｍｇ１での瞳強度分布の形状不一致度を緩和させるプロセスを説明する図である。図２７（ａ）は元々の瞳強度分布の１次元図、図２７（ｂ）は瞳強度分布の尾引きを緩和させた１次元図、図２７（ｃ）は画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの出力合計値を揃えた１次元図である。なお、図２７では、画素ＳＨＡの特性を実線、画素ＳＨＢの特性を破線にて示している。
【００９１】
対角４割像高Ｉｍｇ１での元々の瞳強度分布（図２７（ａ））において、画素ＳＨＡの瞳強度分布の片側の尾引き部○部を画素ＳＨＡの瞳強度分布特性□部で差し引くことにより尾引き部をほぼゼロとすることができる。ここで、中央像高Ｉｍｇ０と同様に
ｂ１１＝Ａｔａｒ／Ｂａｄｊ
ｄ１１＝Ｂｔａｒ／Ａａｄｊ
【００９２】
とすると、
Ａｏｕｔ２（ｘ）＝Ａｏｕｔ１（ｘ）−ｂ１１×Ｂｏｕｔ１（ｘ）    …（１２）
Ｂｏｕｔ２（ｘ）＝Ｂｏｕｔ１（ｘ）−ｄ１１×Ａｏｕｔ１（ｘ）    …（１３）
といった近接する対のＡ像、Ｂ像の単一画素の出力に対して、差動信号変換（減算処理）を行うだけで図２７（ｂ）のように瞳強度分布の片側の尾引き部が緩和された特性を生成することができる。
次に図２７（ｂ）で示す画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの尾引きを緩和した瞳強度分布の出力積分値をそれぞれＳＡ２、ＳＢ２とする。
ａ１＝ＳＡ２／ＳＡ２＝１
ｃ１＝ＳＡ２／ＳＢ２
【００９３】
とすると、
Ａｏｕｔ３（ｘ）＝ａ１×Ａｏｕｔ２（ｘ）      …（１４）
Ｂｏｕｔ３（ｘ）＝ｃ１×Ｂｏｕｔ２（ｘ）      …（１５）
といった比例定数を掛け算することによって、図２７（ｃ）のように画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの瞳強度分布の積分値を等しくすることができる。対角４割像高Ｉｍｇ１では、ＳＡ２とＳＢ２は異なるため、図２７（ｂ）と図２７（ｃ）とは形状が異なっている。
式（１２）、（１３）、（１４）、（１５）より、
Ａｏｕｔ３（ｘ）＝ａ１×（Ａｏｕｔ１（ｘ）−ｂ１１×Ｂｏｕｔ１（ｘ））
＝ａ１×Ａｏｕｔ１（ｘ）−ａ１×ｂ１１×Ｂｏｕｔ１（ｘ）
Ｂｏｕｔ３（ｘ）＝ｃ１×（Ｂｏｕｔ１（ｘ）−ｄ１１×Ａｏｕｔ１（ｘ））
＝ｃ１×Ｂｏｕｔ１（ｘ）−ｃ１×ｄ１１×Ｂｏｕｔ１（ｘ）
【００９４】
となり、
ｂ１＝ａ１×ｂ１１
ｄ１＝ｃ１×ｄ１１
とおくと、
Ａｏｕｔ３（ｘ）＝ａ１×Ａｏｕｔ１（ｘ）−ｂ１×Ｂｏｕｔ１（ｘ）  …（１６）
Ｂｏｕｔ３（ｘ）＝ｃ１×Ｂｏｕｔ１（ｘ）−ｄ１×Ｂｏｕｔ１（ｘ）  …（１７）
といった式にまとめることができる。なお、式（１６）、（１７）において、Ａｏｕｔ１（ｘ）は第１の画像信号、Ｂｏｕｔ１（ｘ）は第２の画像信号、Ａｏｕｔ３（ｘ）は第１の補正画像信号、Ｂｏｕｔ３（ｘ）は第２の補正画像信号に対応する。更に、ａ１は第１の係数、ｂ１は第２の係数、ｃ１は第３の係数、ｄ１は第４の係数に対応する。
対角４割像高Ｉｍｇ１での形状不一致度を緩和するための補正定数ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１を、
ｂ１１＝０．１７、ｄ１１＝０．１５
ａ１＝１、ｃ１＝１．１６
ｂ１＝０．１７、ｄ１＝０．１７３
【００９５】
とすることにより、図２７（ａ）の瞳強度分布から図２７（ｃ）の瞳強度分布に見かけ上変換することができる。
図２８は、図２７（ａ）の瞳強度分布に対応したデフォーカスの異なる撮像素子１０７の面上の線像分布であり、図２８（ａ）はデフォーカスが小さい場合、（ｂ）はデフォーカスが大きい場合の例を示す。図から分かるように、それぞれの線像分布は図２７（ａ）の瞳強度分布の形状不一致度がそのまま保持された形となっている。
【００９６】
一方、図２９は図２７（ｃ）の瞳強度分布に対応したデフォーカスの異なる撮像素子１０７の面上の線像分布であり、図２９（ａ）はデフォーカスが小さい場合、（ｂ）はデフォーカスが大きい場合の例を示す。図から分かるように、それぞれの線像分布は図２７（ｃ）の瞳強度分布の形状不一致度の緩和がそのまま保持された形となっている。
【００９７】
図３０は具体的に、２本の巾の異なるバーチャートがどのようにボケるかを示すものである。被写体像に対し、図２８の線像分布を畳み込み積分した形状がボケ形状となり、図３０（ａ）、（ｂ）は図２８の（ａ）、（ｂ）のデフォーカス量にそれぞれ対応している。
【００９８】
一方、図３１は撮像素子１０７の面上でのバーチャートのボケ像を示した図で、図３０で得られた形状一致度が良くない被写体像を上記式（１６）及び（１７）により変換したものである。このボケ像は形状不一致度を緩和した線像分布を畳み込み積分した形状と一致し、図３１（ａ）、（ｂ）は図２９の（ａ）、（ｂ）のデフォーカス量にそれぞれ対応している。
【００９９】
図３０のボケ形状に対し、図３１のボケ形状を見てわかるように、像のボケ形状の一致度がデフォーカスに依らずに改善されていることが分かる。
【０１００】
図３２は、対角８割像高Ｉｍｇ２での瞳強度分布の形状不一致度を緩和させるプロセスを説明する図である。図３２（ａ）は元々の瞳強度分布の１次元図、図３２（ｂ）は瞳強度分布の尾引きを緩和させた１次元図、図３２（ｃ）は画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの出力合計値を揃えた１次元図である。なお、図３２では、画素ＳＨＡの特性を実線、画素ＳＨＢの特性を破線にて示している。
【０１０１】
対角８割像高Ｉｍｇ２での元々の瞳強度分布（図３２（ａ））において、画素ＳＨＡの瞳強度分布の片側の尾引き部○部を画素ＳＨＡの瞳強度分布特性□部で差し引くことにより尾引き部をほぼゼロとすることができる。ここで、中央像高Ｉｍｇ０、対角４割像高Ｉｍｇ１と同様に
ｂ２２＝Ａｔａｒ／Ｂａｄｊ
ｄ２２＝Ｂｔａｒ／Ａａｄｊ
【０１０２】
とすると、
Ａｏｕｔ２（ｘ）＝Ａｏｕｔ１（ｘ）−ｂ２２×Ｂｏｕｔ１（ｘ）    …（１８）
Ｂｏｕｔ２（ｘ）＝Ｂｏｕｔ１（ｘ）−ｄ２２×Ａｏｕｔ１（ｘ）    …（１９）
といった近接する対のＡ像、Ｂ像の単一画素の出力に対して、差動信号変換（減算処理）を行うだけで図３２（ｂ）のように瞳強度分布の片側の尾引き部が緩和された特性を生成することができる。
次に図３２（ｂ）で示す画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの尾引きを緩和した瞳強度分布の出力積分値をそれぞれＳＡ２、ＳＢ２とする。
ａ２＝ＳＡ２／ＳＡ２＝１
ｃ２＝ＳＡ２／ＳＢ２
【０１０３】
とすると、
Ａｏｕｔ３（ｘ）＝ａ２×Ａｏｕｔ２（ｘ）      …（２０）
Ｂｏｕｔ３（ｘ）＝ｃ２×Ｂｏｕｔ２（ｘ）      …（２１）
といった比例定数を掛け算することによって、図３２（ｃ）のように画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの瞳強度分布の積分値を等しくすることができる。対角８割像高Ｉｍｇ２では、ＳＡ２とＳＢ２は異なるため、図３２（ｂ）と図３２（ｃ）とは形状が異なっている。
式（１８）、（１９）、（２０）、（２１）より、
Ａｏｕｔ３（ｘ）＝ａ２×（Ａｏｕｔ１（ｘ）−ｂ２２×Ｂｏｕｔ１（ｘ））
＝ａ２×Ａｏｕｔ１（ｘ）−ａ２×ｂ２２×Ｂｏｕｔ１（ｘ）
Ｂｏｕｔ３（ｘ）＝ｃ２×（Ｂｏｕｔ１（ｘ）−ｄ２２×Ａｏｕｔ１（ｘ））
＝ｃ２×Ｂｏｕｔ１（ｘ）−ｃ２×ｄ２２×Ｂｏｕｔ１（ｘ）
【０１０４】
となり、
ｂ２＝ａ２×ｂ２２
ｄ２＝ｃ２×ｄ２２
とおくと、
Ａｏｕｔ３（ｘ）＝ａ２×Ａｏｕｔ１（ｘ）−ｂ２×Ｂｏｕｔ１（ｘ）  …（２２）
Ｂｏｕｔ３（ｘ）＝ｃ２×Ｂｏｕｔ１（ｘ）−ｄ２×Ｂｏｕｔ１（ｘ）  …（２３）
といった式にまとめることができる。なお、式（１０）、（１１）において、Ａｏｕｔ１（ｘ）は第１の画像信号、Ｂｏｕｔ１（ｘ）は第２の画像信号、Ａｏｕｔ３（ｘ）は第１の補正画像信号、Ｂｏｕｔ３（ｘ）は第２の補正画像信号に対応する。更に、ａ２は第１の係数、ｂ２は第２の係数、ｃ２は第３の係数、ｄ２は第４の係数に対応する。
対角８割像高Ｉｍｇ２での形状不一致度を緩和するための補正定数ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２を、
ｂ２２＝０．２２、ｄ２２＝０．１５
ａ２＝１、ｃ２＝１．１
ｂ２＝０．２２、ｄ２＝０．１６４
【０１０５】
とすることにより、図３２（ａ）の瞳強度分布から図３２（ｃ）の瞳強度分布に見かけ上変換することができる。
図３３は、図３２（ａ）の瞳強度分布に対応したデフォーカスの異なる撮像素子１０７の面上の線像分布であり、図３３（ａ）はデフォーカスが小さい場合、（ｂ）はデフォーカスが大きい場合の例を示す。図から分かるように、それぞれの線像分布は図３２（ａ）の瞳強度分布の形状不一致度がそのまま保持された形となっている。
【０１０６】
一方、図３４は図３２（ｃ）の瞳強度分布に対応したデフォーカスの異なる撮像素子１０７の面上の線像分布であり、図３４（ａ）はデフォーカスが小さい場合、（ｂ）はデフォーカスが大きい場合の例を示す。図から分かるように、それぞれの線像分布は図３２（ｃ）の瞳強度分布の形状不一致度の緩和がそのまま保持された形となっている。
【０１０７】
図３５は具体的に、２本の巾の異なるバーチャートがどのようにボケるかを示すものである。被写体像に対し、図２８の線像分布を畳み込み積分した形状がボケ形状となり、図３５（ａ）、（ｂ）は図３３の（ａ）、（ｂ）のデフォーカス量にそれぞれ対応している。
【０１０８】
一方、図３６は撮像素子１０７の面上でのバーチャートのボケ像を示した図で、図３５で得られた形状一致度が良くない被写体像を上記式（２２）及び（２３）により変換したものである。このボケ像は形状不一致度を緩和した線像分布を畳み込み積分した形状と一致し、図３６（ａ）、（ｂ）は図３４の（ａ）、（ｂ）のデフォーカス量にそれぞれ対応している。
【０１０９】
図３５のボケ形状に対し図３６ボケ形状を見てわかるように、像のボケ形状の一致度がデフォーカスに依らずに改善されていることがわかる。図３６を見ると、補正されたボケ像は一見光量が異なるように見えるが、被写体像の全光量を積算すると一致する。これはそれぞれの像のボケ具合が異なるために起こる現象である。このような状況でも、ピントが合っている場合は、像の大きさは一致する。また均一輝度面を見せた場合などでも像の大きさは一致する。このような処理を行うことによって、画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの像の合計光量値を合わせ込んでいる。
【０１１０】
以上説明したように、像高が大きく変化してもそれぞれに最適な補正定数を設定すればデフォーカスに依らない固定のフィルタによる像の修復が可能となり、小規模な演算処理にも関わらず合焦精度を向上させることが可能となる。
【０１１１】
また焦点検出領域の大きさを限定する構成、例えば中央領域のみ行うような仕様においては、上記の補正定数を固定にすることができ、演算処理の簡略を更に図ることが可能となる。
【０１１２】
次に本第１の実施形態の焦点検出処理の流れについて、図３７のフローチャートを用いて説明する。なお、図３７のフローチャートに示す動作は本発明の演算手段及び焦点検出手段であるＣＰＵ１２１によって実行される。
【０１１３】
ステップＳ１ではケラレ状態を知るためにレンズ情報、具体的にはレンズの種類やズーム位置、絞り値などを読み出し、ステップＳ２で使用者が設定した焦点検出領域を読み出して、ステップＳ３へと進む。
【０１１４】
ステップＳ３ではレンズ情報に対応した各焦点検出用画素での補正係数を、保管されているＣＰＵ１２１内のＲＯＭ（記憶手段）から読み出し、ステップＳ４へ進む。ステップＳ４では、ステップＳ３で得られた形状不一致度が緩和された瞳強度分布の重心を算出し、基線長を求め、ステップＳ５へと進む。
【０１１５】
次に、ステップＳ５では、焦点検出領域の焦点検出用画素の画像信号を読み出し、被写体像Ａ像、被写体像Ｂ像を形成し、ステップＳ６へと進む。
【０１１６】
ステップＳ６では、ステップＳ３で読み出した補正係数を基に、画像ステップＳ５で形成された被写体像Ａ像と被写体像Ｂ像から形状不一致度を緩和した被写体像Ａ像と被写体像Ｂ像を生成し、ステップＳ７へと進む。
【０１１７】
ステップＳ７では、ステップＳ６で形成された画像補正後の被写体像Ａ像、被写体像Ｂ像を用いて、公知の相関演算方法により２つの像の像ズレ量を求め、ステップＳ４で求めた基線長と合わせて、デフォーカス量を求める。完了すると、ステップＳ８へと進む。
【０１１８】
ステップＳ１３では、算出されたデフォーカス量から、合焦か否かの判定がなされる。合焦だと判定されなかった場合には、ステップＳ１４へと進み、算出されたデフォーカス演算結果に応じて、第３レンズ群１０５を進退させ、ステップＳ５へと戻る。
【０１１９】
ステップＳ８では、算出されたデフォーカス量から、合焦か否かの判定を行う。合焦だと判定されなかった場合には、ステップＳ９へと進み、算出されたデフォーカス演算結果に応じて、第３レンズ群１０５を進退させ、ステップＳ５へと戻る。
【０１２０】
一方、合焦だと判定された場合には、一連の焦点検出処理を終了する。
【０１２１】
上記の通り、本第１の実施形態によれば、異なる像高の焦点調節領域における光束のケラレ状態に対応した補正係数を読み出して、簡単な演算で像の修復を行うことで、合焦精度を向上させることが可能となる。
【０１２２】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【０１２３】
第２の実施形態における撮像装置の構成は第１の実施形態と同じであるため、ここでは説明を省略する。なお、第２の実施形態では、レンズの絞り値（Ｆ値）を４とした時の動作について説明する。焦点検出用画素の瞳強度分布も図１４に示す第１の実施形態と同様である。
【０１２４】
図３８は、所定のレンズの絞り値（Ｆ値）４における撮像素子１０７の中央像高Ｉｍｇ０にある焦点検出用画素の瞳面Ｍｅ上でのケラレを示した図である。図３８（ａ）は画素ＳＨＡ、図３８（ｂ）は画素ＳＨＢの特性を示している。この場合、瞳ケラレの形状はＦ値４に対応した絞りの大きさに相当し、画素ＳＨＡ及び画素ＳＨＢには図１３（ａ）のＡｒｅａ１で示した形状の内側を透過した光束が図示した瞳強度分布で入射する。
【０１２５】
図３９は撮像素子１０７の中央像高Ｉｍｇ０の位置にある焦点検出用画素の瞳面Ｍｅ上での入射光束の瞳強度分布を１次元で表した図である。横軸は瞳面Ｍｅ上のｘ方向の座標を表し、縦軸は各座標の強度を表している。各座標の強度は図３８のｙ方向の瞳強度を加算したものである。なお、画素ＳＨＡの特性を実線、画素ＳＨＢの特性を破線にて示している。図３８に示すように画素ＳＨＡ及び画素ＳＨＢの瞳面Ｍｅ上の瞳強度分布は左右対称である。また、けられる形状も左右対称形状であることから、画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの瞳面Ｍｅ上での入射光束の瞳強度分布も左右対称である。
【０１２６】
図４０は、中央像高Ｉｍｇ０での瞳強度分布の形状不一致度を緩和させるプロセスを説明する図である。図４０（ａ）は元々の瞳強度分布の１次元図、図４０（ｂ）は瞳強度分布の尾引きを緩和させた１次元図、図４０（ｃ）は画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの出力合計値を揃えた１次元図である。なお、図４０では、画素ＳＨＡの特性を実線、画素ＳＨＢの特性を破線にて示している。
【０１２７】
本第２の実施形態においても、第１の実施形態の中央像高Ｉｍｇ０部で説明したプロセスを用いて瞳強度分布を見かけ上変換させる。
【０１２８】
式（６）〜（１１）を前提とすると、中央像高Ｉｍｇ０部での形状不一致度を緩和するための補正定数ａ０、ｂ０、ｃ０、ｄ０は、第１の実施形態でのＦ値が開放（Ｆ値２．８）のときの補正係数は、
ｂ００＝ｄ００＝０．１５
ａ０＝ｃ０＝１
ｂ０＝ｄ０＝０．１５
【０１２９】
であった。これに対し、Ｆ値４では異なる補正係数、具体的には
ｂ００＝ｄ００＝０．１９
ａ０＝ｃ０＝１
ｂ０＝ｄ０＝０．１９
とすることにより、図４０（ａ）の瞳強度分布から図４０（ｃ）の瞳強度分布に見かけ上変換することができる。Ｆ値により補正値が異なるのは、図２２（ａ）と図４０（ａ）で示した画素ＳＨＡの尾引き部○部の値Ａｔａｒと、対応する画素ＳＨＢ□部の値Ｂａｄｊ、画素ＳＨＢの尾引き部○部の値Ｂｔａｒ、対応する画素ＳＨＡ□部の値Ａａｄｊが異なるためである。つまり、
ｂ００＝Ａｔａｒ／Ｂａｄｊ
ｄ００＝Ｂｔａｒ／Ａａｄｊ
の値が絞り値により異なるために、補正値を変える必要が生じる。
図４１は、図４０（ａ）の瞳強度分布に対応したデフォーカスの異なる撮像素子１０７の面上の線像分布であり、図４１（ａ）はデフォーカスが小さい場合、（ｂ）はデフォーカスが大きい場合の例を示す。図から分かるように、それぞれの線像分布は図４０（ａ）の瞳強度分布の形状不一致度がそのまま保持された形となっている。
【０１３０】
一方、図４２は図４０（ｃ）の瞳強度分布に対応したデフォーカスの異なる撮像素子１０７の面上の線像分布であり、図４２（ａ）はデフォーカスが小さい場合、（ｂ）はデフォーカスが大きい場合の例を示す。図から分かるように、それぞれの線像分布は図４０（ｃ）の瞳強度分布の形状不一致度の緩和がそのまま保持された形となっている。
【０１３１】
図４３は具体的に、２本の巾の異なるバーチャートがどのようにボケるかを示すものである。被写体像に対し、図４１の線像分布を畳み込み積分した形状がボケ形状となり、図４３（ａ）、（ｂ）は図４１の（ａ）、（ｂ）のデフォーカス量にそれぞれ対応している。
【０１３２】
一方、図４４は撮像素子１０７の面上でのバーチャートのボケ像を示した図で、図４３で得られた形状一致度が良くない被写体像を上記式（１０）及び（１１）により変換したものである。このボケ像は形状不一致度を緩和した線像分布を畳み込み積分した形状と一致し、図４４（ａ）、（ｂ）は図４２の（ａ）、（ｂ）のデフォーカス量にそれぞれ対応している。
【０１３３】
図４３のボケ形状に対し、図４４のボケ形状を見てわかるように、像のボケ形状の一致度がデフォーカスに依らずに改善されていることが分かる。
【０１３４】
なお、本第２の実施形態における焦点検出処理の流れは、第１の実施形態で図３７を参照して説明したものと同様であり、ステップＳ３では、Ｆ値が４に対応した補正係数を読み出すことになる。
【０１３５】
上記の通り、本第２の実施形態によれば、様々なレンズの絞り値に対応した補正係数を読み出して、簡単な演算で像の修復を行うことで、合焦精度を向上させることが可能となる。
【０１３６】
＜他の実施形態＞
なお、本発明の目的は、以下の様にして達成することも可能である。まず、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【０１３７】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、以下のようにして達成することも可能である。即ち、読み出したプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合である。ここでプログラムコードを記憶する記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯなどが考えられる。また、ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）やＷＡＮ（ワイド・エリア・ネットワーク）などのコンピュータネットワークを、プログラムコードを供給するために用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】本発明の実施の形態におけるカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における撮像素子の構成の一例を示す回路図である。
【図３】本発明の実施の形態における撮像素子の２つの画素にかかる配線部の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態における撮像素子の駆動タイミングチャートである。
【図５】本発明の実施の形態における撮像用画素の構造を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態における撮影レンズの水平方向に瞳分割を行う焦点検出用画素の構造を説明する平面図と断面図である。
【図７】本発明の実施の形態における撮影レンズの垂直方向に瞳分割を行う焦点検出用画素の構造を説明する平面図と断面図である。
【図８】本発明の実施の形態における焦点検出用画素による瞳分割機能を概念的に説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態における焦点検出時に取得した画像における焦点検出領域を説明する図である。
【図１０】本発明の実施の形態における撮像素子の中央の焦点検出用画素の入射角特性を表した模式図である。
【図１１】図１０に対応する焦点検出用画素の入射角特性を１次元で表した図である。
【図１２】光束のケラレを説明する図である。
【図１３】瞳面上での瞳領域を示す図である。
【図１４】焦点検出用画素の瞳強度分布を示す図である。
【図１５】撮像素子上での像高を示す図である。
【図１６】中央像高Ｉｍｇ０の瞳面Ｍｅ上でのケラレを示す図である。
【図１７】中央像高Ｉｍｇ０の瞳面Ｍｅ上での瞳強度分布を１次元で表した図である。
【図１８】対角４割像高Ｉｍｇ１の瞳面Ｍｅ上でのケラレを示す図である。
【図１９】対角４割像高Ｉｍｇ１の瞳面Ｍｅ上での瞳強度分布を１次元で表した図である。
【図２０】対角８割像高Ｉｍｇ２の瞳面Ｍｅ上でのケラレを示す図である。
【図２１】対角８割像高Ｉｍｇ２の瞳面Ｍｅ上での瞳強度分布を１次元で表した図である。
【図２２】本発明の第１の実施形態における中央像高Ｉｍｇ０での瞳強度分布の形状不一致度を緩和させるプロセスを説明する図である。
【図２３】本発明の第１の実施形態における中央像高Ｉｍｇ０の撮像素子面上での形状不一致度緩和なしの線像分布を表す図である。
【図２４】本発明の第１の実施形態における中央像高Ｉｍｇ０の撮像素子面上での形状不一致度緩和を行った線像分布を表す図である。
【図２５】本発明の第１の実施形態における中央像高Ｉｍｇ０の撮像素子面上での形状不一致度緩和なしのバーチャートのボケ像の一例を表す図である。
【図２６】本発明の第１の実施形態における中央像高Ｉｍｇ０の撮像素子面上での形状不一致度緩和を行ったバーチャートのボケ像の一例を表す図である。
【図２７】本発明の第１の実施形態における対角４割像高Ｉｍｇ１での瞳強度分布の形状不一致度を緩和させるプロセスを説明する図である。
【図２８】本発明の第１の実施形態における対角４割像高Ｉｍｇ１の撮像素子面上での形状不一致度緩和なしの線像分布を表す図である。
【図２９】本発明の第１の実施形態における対角４割像高Ｉｍｇ１の撮像素子面上での形状不一致度緩和を行った線像分布を表す図である。
【図３０】本発明の第１の実施形態における対角４割像高Ｉｍｇ１の撮像素子面上での形状不一致度緩和なしのバーチャートのボケ像の一例を表す図である。
【図３１】本発明の第１の実施形態における対角４割像高Ｉｍｇ１の撮像素子面上での形状不一致度緩和を行ったバーチャートのボケ像の一例を表す図である。
【図３２】本発明の第１の実施形態における対角８割像高Ｉｍｇ２での瞳強度分布の形状不一致度を緩和させるプロセスを説明する図である。
【図３３】本発明の第１の実施形態における対角８割像高Ｉｍｇ２の撮像素子面上での形状不一致度緩和なしの線像分布を表す図である。
【図３４】本発明の第１の実施形態における対角８割像高Ｉｍｇ２の撮像素子面上での形状不一致度緩和を行った線像分布を表す図である。
【図３５】本発明の第１の実施形態における対角８割像高Ｉｍｇ２の撮像素子面上での形状不一致度緩和なしのバーチャートのボケ像の一例を表す図である。
【図３６】本発明の第１の実施形態における対角８割像高Ｉｍｇ２の撮像素子面上での形状不一致度緩和を行ったバーチャートのボケ像の一例を表す図である。
【図３７】本発明の実施の形態における焦点検出処理を示すフローチャートである。
【図３８】本発明の第２の実施形態における瞳面Ｍｅ上でのケラレを示す図である。
【図３９】本発明の第２の実施形態における瞳面Ｍｅ上での瞳強度分布を１次元で表した図である。
【図４０】本発明の第２の実施形態における瞳強度分布の形状不一致度を緩和させるプロセスを説明する図である。
【図４１】本発明の第２の実施形態における撮像素子面上での形状不一致度緩和なしの線像分布を表す図である。
【図４２】本発明の第２の実施形態における撮像素子面上での形状不一致度緩和を行った線像分布を表す図である。
【図４３】本発明の第２の実施形態における撮像素子面上での形状不一致度緩和なしのバーチャートのボケ像を表す図である。
【図４４】本発明の第２の実施形態における撮像素子面上での形状不一致度緩和を行ったバーチャートのボケ像を表す図である。
【符号の説明】
【０１３９】
１０１  第１レンズ群
１０２  絞り兼用シャッタ
１０３  第２レンズ群
１０５  第３レンズ群
１０６  光学的ローパスフィルタ
１０７  撮像素子
１１１  ズームアクチュエータ
１１２  絞りシャッタアクチュエータ
１１４  フォーカスアクチュエータ
１２１  ＣＰＵ
１２４  撮像素子駆動回路
１２５  画像処理回路
１３１  表示器
１３２  操作スイッチ群
１３３  フラッシュメモリ
ＴＬ    撮影レンズ
ＯＢＪ  被写体
ＩＭＧ  被写体像
ＥＰ    射出瞳
ＥＰＨＡ、ＥＰＨＢ、ＥＰＶＣ、ＥＰＶＤ  射出瞳領域
ＳＨＡ、ＳＨＢ、ＳＶＣ、ＳＶＤ  焦点検出用画素
ＭＬ  オンチップマイクロレンズ
ＣＬ  配線層
ＯＰＨＡ、ＯＰＨＢ、ＯＰＶＣ、ＯＰＶＤ  開口部
【図１】
2010152006.tif 000008
【図２】
2010152006.tif 000009
【図３】
2010152006.tif 000010
【図４】
2010152006.tif 000011
【図５】
2010152006.tif 000012
【図６】
2010152006.tif 000013
【図７】
2010152006.tif 000014
【図８】
2010152006.tif 000015
【図９】
2010152006.tif 000016
【図１１】
2010152006.tif 000017
【図１２】
2010152006.tif 000018
【図１３】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１９】
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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】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図１０】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１８】
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【図２０】
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【図３８】
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