(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が二次元アレイ状に配列形成され有効画素領域内の焦点検出エリアに位相差画素が形成された撮像素子と、
該撮像素子の前段に設けられた撮影レンズと、
該撮像素子による撮像画像信号を解析し、対となる２つの前記位相差画素の検出信号から位相差量を求め前記撮影レンズの合焦制御を行う制御部とを備える撮像装置であって、
前記制御部は、前記撮影レンズの入射角度の範囲内における前記位相差画素の受光感度の積算値と位相差画素以外の画素の前記範囲内における受光感度の積算値との比を感度比として算出し、前記対となる２つの前記位相差画素の受光感度間のズレを前記感度比で補正して、前記位相差量を求める前記検出信号を補正する撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置であって、前記積算値が算出できず前記入射角度の範囲内の或る角度において検出された前記位相差画素以外の画素の受光感度の値と前記位相差画素の受光感度の値との比が複数点求められる場合には該比の平均値を前記感度比として用いる撮像装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の撮像装置であって、前記対となる２つの前記位相差画素の瞳分割方向の入射角度と受光感度との関係を示す特性と該瞳分割方向に直角な方向の入射角度と受光感度との関係を示す特性とを掛け合わせて前記感度比を算出する撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の撮像装置であって、前記瞳分割方向に直角な方向の入射角度と受光感度との関係を示す特性の変化が閾値以下の場合及び入射光の入射角度の範囲が閾値より狭い場合には前記掛け合わせを省略して前記感度比を算出する撮像装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置であって、赤色光，緑色光，青色光毎の受光感度の分布から各色光毎の前記感度比を算出する撮像装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の撮像装置であって、前記撮影レンズはレンズ交換式の撮影レンズであり、前記撮影レンズの交換後に前記感度比を求める撮像装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の撮像装置であって、前記入射角度の範囲は、前記撮影レンズのＦ値及び像高に対応した入射角度の範囲である撮像装置。
【請求項８】
複数の画素が二次元アレイ状に配列形成され有効画素領域内の焦点検出エリアに位相差画素が形成された撮像素子と、
該撮像素子の前段に設けられた撮影レンズと、
該撮像素子による撮像画像信号を解析し、対となる２つの前記位相差画素の検出信号から位相差量を求め前記撮影レンズの合焦制御を行う制御部とを備える撮像装置の位相差画素感度比算出方法であって、
前記制御部は、前記撮影レンズの入射角度の範囲内における前記位相差画素の受光感度の積算値と位相差画素以外の画素の前記範囲内における受光感度の積算値との比を感度比として算出し、前記対となる２つの前記位相差画素の受光感度間のズレを該感度比で補正して前記位相差量を求める前記検出信号を補正する撮像装置の位相差画素感度比算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相差画素が形成された撮像素子を備える撮像装置及び位相差画素の感度比算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置（カメラ）に搭載される撮像素子（イメージセンサ）には、受光領域に二次元アレイ状に配列形成された多数の画素の内の一部画素を位相差画素（焦点検出画素ともいわれる。）としたものがある。この様な撮像素子を搭載した撮像装置では、撮影レンズの焦点位置を被写体に合焦させるＡＦ方式として、位相差ＡＦ方式が採用される。【０００３】
位相差画素は、例えば下記の特許文献１に記載されている様に、ペア画素の一方の画素と他方の画素とで瞳分割を行う構造を備え、撮影レンズの異なる光路を通った２つの光束のうち一方の光束を一方の画素が受光し、他方の光束を他方の画素が受光することで、瞳分割方向の相対的な位置ズレを検出する。そして、この位置ズレ量に応じて、撮影レンズのピントずれ量を調節するのが位相差ＡＦ方式である。【０００４】
図１３は、瞳分割した位相差画素ペアを持つ固体撮像素子の一例の表面模式図である。半導体基板の表面に二次元アレイ状に配列形成された多数の画素５には広い遮光膜開口６（一箇所だけ図示、他は省略）が設けられた通常画素と、遮光膜開口６より狭い遮光膜開口７ａ，７ｂが設けられた位相差画素（符号７とする）とが設けられている。遮光膜開口７ａは画素中心より右側に偏心して設けられ、遮光膜開口７ｂは画素中心より左側に偏心して設けられる。【０００５】
一方、撮像素子を搭載した撮像装置には、一種類の撮影レンズを撮像装置に固定して用いるものの他、レンズ交換式の撮像装置も存在する。撮影レンズが交換されてしまうと、その開放Ｆ値や焦点距離，球面収差等が異なってくる。【０００６】
前述のような位相差画素を含む撮像素子を搭載した撮像装置において、レンズ交換式の撮像装置とする場合には、撮像素子上の位相差画素の配置位置やペア画素間の間隔等の物理的条件は変更不可のため、撮影レンズが交換されてしまうと、撮影レンズの合焦精度に影響が出てしまう。【０００７】
そこで従来技術としては、例えば下記の特許文献１に記載されている様に、補正量をテーブルデータとして用意しておき、撮影レンズが交換されたとき適切なテーブルデータを選択する様にしているものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】日本国特開２０１０―１０７７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のような位相差画素を含む撮像素子を搭載した撮像装置において、レンズ交換時などＦ値や像高ごとの入射角度範囲が変わると、位相差画素の像面位置ごとに入射光の入射角度が変わり入射光量も変わるため、位相差画素としての出力値、すなわち感度が変わり、検出される位相差量が変わってしまう。その結果、撮影レンズの合焦精度に影響が出てしまう。【００１０】
本発明の目的は、入射光の入射角度の変化に応じて位相差画素の感度を適切に補正して精度の高い位相差ＡＦ処理を行うことができる撮像装置及び位相差画素の感度比算出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の撮像装置及びその位相差画素の感度比算出方法は、複数の画素が二次元アレイ状に配列形成され有効画素領域内の焦点検出エリアに位相差画素が形成された撮像素子と、その撮像素子の前段に設けられた撮影レンズと、その撮像素子による撮像画像信号を解析し、対となる２つの上記位相差画素の検出信号から位相差量を求め上記撮影レンズの合焦制御を行う制御部とを備える撮像装置において、上記制御部は、上記撮影レンズの入射角度の範囲内における上記位相差画素の受光感度の積算値と位相差画素以外の画素の上記範囲内における受光感度の積算値との比を感度比として算出し、上記対となる２つの上記位相差画素の受光感度間のズレを上記感度比で補正して、上記位相差量を求める上記検出信号を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、位相差画素ペア間に感度ズレが生じても、適切に補正ができ、精度の高い位相差ＡＦ処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る撮像装置の機能ブロック図である。
【図２】図１に示す固体撮像素子の説明図である。
【図３】図２に示す固体撮像素子の焦点検出エリアの一部拡大図である。
【図４】位相差画素による位相差の説明図である。
【図５】Ｆ値の異なる撮影レンズが交換される前（ａ）と後（ｂ）における位相差量（分離量）とデフォーカス量の関係を説明する図である。
【図６】本発明の第１実施形態の感度比算出方法の説明図である。
【図７】図６の補足説明を行う感度比算出方法の説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る感度比算出方法の説明図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る感度比算出方法の説明図である。
【図１０】図１の撮像装置で行う撮像処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】入射光の色の違い（Ｒ，Ｇ，Ｂ）により入射角度特性が変わることを示すグラフである。
【図１２】図１０の感度比算出処理ステップの詳細処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】位相差画素の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係るデジタルカメラ（撮像装置）の機能ブロック構成図である。このデジタルカメラ１０は、撮影レンズ２１ａや絞り２１ｂ等を備える撮影光学系２１と、この撮影光学系２１の後段に配置された撮像素子チップ２２とを備える。この撮影光学系２１は、交換可能に設けられており、ユーザが所望の撮影光学系（広角レンズ系，望遠レンズ系など）を選択できる。
【００１６】
撮像素子チップ２２は、信号読出手段がＣＣＤ型やＣＭＯＳ型等のカラー画像撮像用単板式の固体撮像素子２２ａと、固体撮像素子２２ａから出力されるアナログの画像データを自動利得調整（ＡＧＣ）や相関二重サンプリング処理等のアナログ処理するアナログ信号処理部（ＡＦＥ）２２ｂと、アナログ信号処理部２２ｂから出力されるアナログ画像データをデジタル画像データに変換するアナログデジタル変換部（Ａ／Ｄ）２２ｃとを備える。
【００１７】
このデジタルカメラ１０は更に、後述のシステム制御部（ＣＰＵ）２９からの指示によって，撮影光学系２１の焦点位置制御，ズーム位置制御や固体撮像素子２２ａ，アナログ信号処理部２２ｂ，Ａ／Ｄ２２ｃの駆動制御を行う駆動部（タイミングジェネレータＴＧを含む）２３と、ＣＰＵ２９からの指示によって発光するフラッシュ２５とを備える。駆動部２３を撮像素子チップ２２内に一緒に搭載する場合もある。
【００１８】
本実施形態のデジタルカメラ１０は更に、Ａ／Ｄ２２ｃから出力されるデジタル画像データを取り込み補間処理やホワイトバランス補正，ＲＧＢ／ＹＣ変換処理等の周知の画像処理を行うデジタル信号処理部２６と、画像データをＪＰＥＧ形式などの画像データに圧縮したり逆に伸長したりする圧縮／伸長処理部２７と、メニューなどを表示したりスルー画像や撮像画像を表示する表示部２８と、デジタルカメラ全体を統括制御するシステム制御部（ＣＰＵ）２９と、フレームメモリ等の内部メモリ３０と、ＪＰＥＧ画像データ等を格納する記録メディア３２との間のインタフェース処理を行うメディアインタフェース（Ｉ／Ｆ）部３１と、これらを相互に接続するバス３４とを備え、また、システム制御部２９には、ユーザからの指示入力を行う操作部３３が接続されている。
【００１９】
システム制御部２９は、配下のデジタル信号処理部２６等を用いて、位相差画素の検出信号から位相差量を求めたり、後述する感度比を算出して、撮影光学系２１の焦点位置制御（合焦制御）を行う。
【００２０】
図２は、固体撮像素子２２ａの表面模式図である。この固体撮像素子２２ａは、横長矩形の半導体基板に形成されており、その受光領域（有効画素領域）４１に、多数の画素（光電変換素子：フォトダイオード）が二次元アレイ状に形成されている。この受光領域４１の図示の例では、中央領域が焦点検出エリア４２となっており、この焦点検出エリア４２に後述する位相差画素が設けられている。
【００２１】
図３は、図２に示す焦点検出エリア４２の一部領域拡大図であり、画素配列，カラーフィルタ配列を示している。図示する実施形態では、奇数行（又は偶数行）の画素行（４５度傾けた正方形枠が各画素を示し、各画素上のＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）がカラーフィルタの色を表している。）に対して偶数行（又は奇数行）の画素行を１／２画素ピッチずつずらして配置した、所謂ハニカム画素配列となっている。
【００２２】
そして、偶数行の各画素だけみると画素配列は正方格子配列となり、これに三原色カラーフィルタＲＧＢがベイヤ配列されている。また、奇数行の各画素だけみても画素配列は正方格子配列となり、これに三原色カラーフィルタｒｇｂがベイヤ配列されている。Ｒ＝ｒ，Ｇ＝ｇ，Ｂ＝ｂであり、斜めに隣接する同色画素がペア画素を形成する。各画素の受光面積は同一であり、夫々の遮光膜開口の大きさも同一（後述する位相差画素だけ遮光膜開口が異なる。）である。更に、個々の画素のカラーフィルタの上に、全画素で同一形状のマイクロレンズが搭載される（これらの図示は省略する）。
【００２３】
図３に示す固体撮像素子２２ａのＧフィルタを積層した画素（以下、Ｇ画素という。Ｒ，Ｂ，ｒ，ｇ，ｂも同様）の画素行とこれに隣接するｇ画素の画素行において、４画素に１画素を位相差画素２のペアとしている。位相差画素（Ｇ画素，ｇ画素のペア）２において、Ｇ画素２の画素中心に対して遮光膜開口２ａを他の通常画素の遮光膜開口３（一箇所だけ図示し他は省略）より小さくかつ右に偏心して設け、ｇ画素２の画素中心に対して遮光膜開口２ｂを遮光膜開口２ａと同じかつ左に偏心して設けることで、瞳分割を行っている。
【００２４】
なお、図３の例では、画素配列が所謂ハニカム画素配列であるが、画素配列が図１３に示す正方格子配列の撮像素子でも以下の実施形態を適用可能である。位相差画素ペアは、同色画素であるのが望ましいため、同色２画素が並ぶカラーフィルタ配列としても良い。
【００２５】
図４は、位相差画素ペア（一方の画素を第１画素、他方の画素を第２画素ということにする。）による位相差検出の説明図である。図４（ａ）は、被写体が合焦位置から大きく外れた位置に存在する場合の、第１画素の受光感度分布Ｌと第２画素の受光感度分布Ｒを撮像面の座標位置との関係で示したグラフである。夫々の受光感度分布Ｌ，Ｒは山形（図４では矩形波で示す。）となっており、両者間の間隔αは開いている。このαが位相差量に相当する。
【００２６】
図４（ｂ）は、図４（ａ）より被写体が合焦位置に近づいて存在する場合の第１画素，第２画素の受光感度分布Ｌ，Ｒを示すグラフである。図４（ａ）に比べて、受光感度分布Ｌ，Ｒは互いに近づいている。つまり、各受光感度分布Ｌ，Ｒ間の間隔αが図４（ａ）より狭まっている。
【００２７】
図４（ｃ）は、被写体が合焦位置に存在する場合の第１画素，第２画素の受光感度分布Ｌ，Ｒを示すグラフである。被写体が合焦位置に存在する場合には、第１画素，第２画素の検出信号間に位相差は存在せず、両方の受光感度分布Ｌ，Ｒは重なることになる。
【００２８】
上述した間隔（位相差量）αを求めることで、撮影レンズの焦点位置をどの程度ずらせば被写体に合焦するかを知ることができる。しかし、この位相差量を求める場合に、撮影レンズのＦ値や像高を考慮しないと、精度良く位相差量を検出することができない。
【００２９】
図５は、第１画素，第２画素の位相差量（＝分離量）とデフォーカス量との関係を示す図である。デフォーカス量とは、撮像面上で結像していない場合の結像位置（分離量＝０）と撮像面までの距離つまりピントズレ量である。
【００３０】
図５（ａ）に示す撮影レンズ５１を、図５（ｂ）に示す様に、Ｆ値の異なる撮影レンズ５２に交換した場合に、Ｆ値や像高に応じて入射光の入射角度が異なってきてしまい、図５（ａ）（ｂ）を対比してみれば分かるように、同じ分離量（位相差量）であっても、デフォーカス量が違ってきてしまう。
【００３１】
入射光の入射角度θ１，θ２と、夫々の分離量ａ１，ａ２（全体の分離量はａ１＋ａ２）と、デフォーカス量ｂとは一定の関数関係にあり、
ｔａｎθ１＝ａ１／ｂ  すなわち  θ１＝ｔａｎ−１ａ１／ｂ
ｔａｎθ２＝ａ２／ｂ  すなわち  θ２＝ｔａｎ−１ａ２／ｂ
となる。このため、第１画素と第２画素の位相差量（分離量＝ａ１＋ａ２）とθ１，θ２とが分かれば、デフォーカス量ｂを求めることができる。θ１，θ２は、本発明ではその算出方法について限定するものではないが、例えば、撮影時の撮影レンズのＦ値に対応した入射角度範囲Ｘにおいて、受光感度分布特性Ｌの感度重心（輝度重心）位置を求めると共に、受光感度分布特性Ｒの感度重心位置を、次の数１に基づいて算出する。
【００３２】
【数１】
0005629832.tif 000002
【００３３】
Ｆ値に対応した入射角度範囲Ｘ内において、入射角度（θ）と受光感度Ｉ（θ）との乗算値をθの値で積算し、この積算値を、θの積算値で除すことで、感度重心θGを求める。受光感度分布Ｌの感度重心θGの位置に対応する入射角度が合焦用パラメータ値θ１となり、受光感度分布Ｒの感度重心位置θGに対応する入射角度が合焦用パラメータ値θ２となる。
【００３４】
また、上記とは別に、レンズ交換時などＦ値や像高ごとの入射角度範囲が変わると、位相差画素の像面位置ごとに入射光量が変わり、位相差画素としての出力値、すなわち感度が変わり、検出される位相差量が変わってしまう。そこで、以下に述べる実施形態では、「感度比」を算出し、この感度比を用いて、位相差画素の検出信号に対して、位相差画素への光の入射角度による光量変化の影響をキャンセルさせる補正を行い、レンズを交換するなどしても精度の高い合焦制御ができる様にする。
【００３５】
図６は、感度比算出方法の説明図である。感度比とは、通常画素の受光感度Ｉの積算値と第１画素の受光感度Ｌの積算値との比、又は、受光感度Ｉと受光感度Ｌの比の平均値をいう。第２画素においても同様である。また、感度比は、通常画素の出力値と位相差画素の出力値との比、又はその出力値の比の平均値としても表せる。
【００３６】
図６上段右側に示すように、第１画素の受光感度分布Ｌと、第２画素の受光感度分布Ｒとは、夫々のピーク位置が左右にずれ、かつ入射角度０度を境に略対称な位置となるが、遮光膜開口２ａ，２ｂを形成する膜の製造バラツキなどで非対称となる場合もある。
【００３７】
これに対し、通常画素の受光感度分布Ｉは、遮光膜開口３が画素中心に対して偏心していないため、入射角度０度でピーク感度となる山形の特性となる。また、遮光膜開口３の面積＞遮光膜開口２ａ（２ｂ）の面積  のため、受光感度はＩ＞Ｌ（Ｒ）となる。
【００３８】
ここで位相差画素の受光感度分布Ｌ，Ｒと受光感度分布Ｉとの感度比を算出するが、このとき、図６上段右側に示す様に、撮影レンズのＦ値と、像高に対応した入射光の入射角度（光線角度）の範囲Ｘ内だけで算出する。
【００３９】
図７は、感度比算出方法の説明図である。通常画素の受光感度分布特性Ｉの範囲Ｘ内における積算値（斜線領域５３の面積に相当）を求めると共に、位相差画素（第２画素）の受光感度分布特性Ｒの範囲Ｘ内における積算値（斜線領域５４の面積に相当）を求める。第１画素の感度分布特性Ｌについても、同様に、積算値を求める。
【００４０】
そして、通常画素における斜線領域５３の面積に相当する積算値と、位相差画素の第１画素の積算値との比を求めることで、感度比が求まる。この感度比を、撮像素子受光面において横（水平）方向に並ぶ位相差画素毎に算出し、プロットしたグラフが図６下段に示す第１画素の感度比特性線ＬＬとなる。同様に位相差画素の第２画素の感度比特性線ＲＲを算出する。
【００４１】
この感度比特性線ＬＬ，ＲＲを求めておけば、第１画素，第２画素間で受光感度ズレが生じたとき、撮影レンズのＦ値や像高の影響を受けることなく、感度不良となった位相差画素の検出信号をこの感度比で補正することが可能となる。
【００４２】
この様に、本実施形態では、撮影レンズのＦ値で感度比を算出する範囲を制限するため、撮影レンズが交換された場合でも精度良く感度比を算出することが可能となる。
【００４３】
また、撮影レンズの光学特性にバラツキがあり撮影レンズによってＦ値に対応した範囲Ｘにバラツキが生じても、この範囲Ｘ内で計算を行うため撮影レンズの光学特性のバラツキに影響を受けない感度比を求めることができる。
【００４４】
更に、撮像素子の位相差画素の構造に個体バラツキが存在しても、位相差画素の受光感度分布特性Ｌ，Ｒに基づいて計算を行うため、撮像素子の個体バラツキに影響を受けない感度比を算出することができる。
【００４５】
なお、上述した実施形態では、撮影レンズのＦ値や像高に応じた範囲Ｘ内で感度比を算出しているため、これに合わせて、範囲Ｘ内で入射角度θ１，θ２を算出するに際し、感度重心位置から入射角度θ１，θ２を算出したが、これに限るものではない。例えば、範囲Ｘ内における受光感度分布Ｌ，Ｒの面積の中心位置などの感度の中心から入射角度を算出しても良い。
【００４６】
図８は、本発明の別実施形態に係る感度比の算出説明図である。図７で説明した実施形態では、積算値を求めることで、つまり、通常画素や位相差画素の第１画素，第２画素の夫々の出力絶対値を範囲Ｘ内で加算し、感度比を求めたが、出力絶対値が得られず、単に、通常画素の出力値と位相差画素の出力値の比しか得られない場合がある。
【００４７】
この場合には、範囲Ｘ内の積算値を求めることはできないため、範囲Ｘ内の入射角度のうち、出力値が検出できた入射角度における通常画素と位相差画素の出力値の比を求める。出力値が検出でき比の値を複数点検出できた場合には、この範囲Ｘ内での比の平均値を求め、これを感度比として使用する。これによっても、位相差ＡＦに必要な感度比を得ることができる。
【００４８】
図９は、本発明の更に別実施形態に係る感度比算出方法の説明図である。図６，図８の実施形態では、図３の遮光膜開口２ａ，２ｂが偏心している方向（瞳分割方向）、即ち、水平方向の入射角度特性（入射角度と感度との関係を示す特性）を考慮して感度比を算出したが、本実施形態では、水平方向の入射角度特性と、垂直方向の入射角度特性の両方を考慮して感度比を算出する。即ち、両入射角度特性の積を算出して、この算出された積に基づいて、上述した実施形態と同様に感度比を算出する。これにより、感度比の算出精度を向上させることができる。
【００４９】
しかしながら、本実施形態では２方向の入射角度特性を用いて感度比の算出を行うため、データ量が増えて演算処理に時間がかかってしまう。そこで、垂直方向の入射角度特性が“１”と見なせる場合つまり変化量が閾値以下であまり変化がない場合や、入射光の入射角度範囲が閾値以下で狭い場合には、垂直方向の入射角度特性を考慮してもそれほど精度向上が見込めないとして、垂直方向の入射角度特性を考慮せずに処理時間の短縮を図るのが良い。
【００５０】
図１０は、図１に示す撮像装置のＣＰＵ２９が配下の駆動部２４やデジタル信号処理部２６等を介して実行する撮像処理手順を示すフローチャートである。カメラ電源がオンになると、ＣＰＵ２９は、レンズデータを取得する（ステップＳ１）。即ち、撮影レンズ（撮影光学系の絞り）に設定されているＦ値のデータを取得する。次のステップＳ２では、固体撮像素子２２ａから動画状態で出力されデジタル信号処理部２６で処理された撮像画像信号を解析し、感度比を算出する。
【００５１】
次のステップＳ３では、レンズ交換が行われたか否か（あるいは撮影光学系の絞り２１ｂが調整されてＦ値が変更されたか否か）を判定し、レンズ交換（あるいはＦ値変更）が行われない場合には、ステップＳ６に飛び、２段シャッタボタンのＳ１押下（半押し）を待機する。
【００５２】
ステップＳ３で、レンズ交換（あるいはＦ値変更）が行われていると判定した場合には、ステップＳ４に進み、レンズ交換（あるいはＦ値変更）後の撮影レンズに設定されているＦ値のデータを取得する。そして次のステップＳ５で感度比を算出し、ステップＳ６に進む。
【００５３】
ステップＳ６でシャッタボタンの半押しが検出されたときは、次のステップＳ７に進み、感度ズレが有る位相差画素ペア間の出力差をステップＳ２，Ｓ５で求めた感度比で補正すると共に位相差量を求め、この位相差量に基づいてどの程度フォーカスレンズを移動させて合焦させるかを演算する。そして、次のステップＳ８で合焦動作を実行する。以下、２段シャッタボタンのＳ２押下（全押し）を待機して周知の撮影処理に進むが、これについての説明は省略する。
【００５４】
図３に示す固体撮像素子２２ａの場合、Ｇ画素とｇ画素のペア画素を位相差画素ペアとしたが、Ｒ画素とｒ画素，Ｂ画素とｂ画素のペアを位相差画素とすることも可能である。この場合、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光の波長が異なるため、入射角度特性が異なってくることを考慮する必要がある。図１１に、通常画素におけるＲ光，Ｇ光，Ｂ光の入射角度特性を示すが、位相差画素でも同様に入射角度には波長依存性が出る。同じＦ値に対応する入射角度の範囲ＸはＲ，Ｇ，Ｂで変わらないが、この範囲内の感度の積算値がＲ，Ｇ，Ｂで変わり、感度比が変化する。これを考慮して位相差を算出する必要がある。つまり、赤色光，緑色光，青色光毎の受光感度の分布から各色光毎の感度比を算出し、色光毎に位相差画素の検出信号を補正する。これにより、正確な位相差量が求められる。
【００５５】
図１２は、図１０のステップＳ２又はステップＳ５の詳細処理手順を示すフローチャートである。感度比算出の処理ステップに入った場合、先ず、ステップＳ１１で、ＲＧＢの入射角度特性を参照する（位相差画素をＲ画素，Ｂ画素にも設けた場合だけ）。そして次のステップＳ１２で、図９で説明した様に、水平方向の入射角度特性と垂直方向の入射角度特性の両方を考慮して二次元コリメータデータを作成し（垂直方向の入射角度特性の影響がある場合だけ）、次のステップＳ１３で、感度比を算出する。
【００５６】
以上述べた様に、本明細書には次の事項が開示されている。実施形態による撮像装置及びその位相差画素の感度比算出方法は、複数の画素が二次元アレイ状に配列形成され有効画素領域内の焦点検出エリアに位相差画素が形成された撮像素子と、その撮像素子の前段に設けられた撮影レンズと、その撮像素子による撮像画像信号を解析し、対となる２つの上記位相差画素の検出信号から位相差量を求め上記撮影レンズの合焦制御を行う制御部とを備える撮像装置において、上記制御部は、上記撮影レンズの入射角度の範囲内における上記位相差画素の受光感度の積算値と位相差画素以外の画素の上記範囲内における受光感度の積算値との比を感度比として算出し、上記対となる２つの上記位相差画素の受光感度間のズレを上記感度比で補正して、上記位相差量を求める上記検出信号を補正することを特徴とする。
【００５７】
また、実施形態の撮像装置は、上記積算値が算出できず上記入射角度の範囲内の或る角度において検出された上記位相差画素以外の画素の受光感度の値と上記位相差画素の受光感度の値との比が複数点求められる場合にはその比の平均値を上記感度比として用いることを特徴とする。
【００５８】
また、実施形態の撮像装置は、上記対となる２つの上記位相差画素の瞳分割方向の入射角度と受光感度との関係を示す特性とその瞳分割方向に直角な方向の入射角度と受光感度との関係を示す特性とを掛け合わせて上記感度比を算出することを特徴とする。
【００５９】
また、実施形態の撮像装置は、上記瞳分割方向に直角な方向の入射角度と受光感度との関係を示す特性の変化が閾値以下の場合及び入射光の入射角度の範囲が閾値より狭い場合には上記掛け合わせを省略して上記感度比を算出することを特徴とする。
【００６０】
また、実施形態の撮像装置は、赤色光，緑色光，青色光毎の受光感度の分布から各色光毎の上記感度比を算出することを特徴とする。
【００６１】
また、実施形態の撮像装置の上記撮影レンズはレンズ交換式の撮影レンズであり、上記撮影レンズの交換後に上記感度比を求めることを特徴とする。
【００６２】
また、実施形態の撮像装置の上記入射角度の範囲は、上記撮影レンズのＦ値及び像高に対応した入射角度の範囲であることを特徴とする。
【００６３】
以上述べた実施形態によれば、位相差を検出する位相差画素ペア間に感度ズレが生じても、これを適切に補正して精度の高い位相差ＡＦ処理を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明に係る撮像装置及びその感度比算出方法は、位相差画素ペア間の感度ズレが生じた場合でも、撮影レンズの被写体への合焦動作を的確にでき、ピントの合った被写体画像を撮像することができるため、デジタルカメラ等に適用すると有用である。【００６５】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２０１１年９月３０出願の日本特許出願（特願２０１１−２１８５３３）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【符号の説明】
【００６６】
２  位相差検出画素ペア（第１画素，第２画素）
２ａ，２ｂ  偏心した遮光膜開口
１０  撮像装置（デジタルカメラ）
２１  撮影光学系
２１ａ  撮影レンズ
２１ｂ  絞り
２２ａ  固体撮像素子
２４  駆動部
２６  デジタル信号処理部
２９  システム制御部（ＣＰＵ）
Ｉ  通常画素の受光感度分布特性
Ｌ  第１画素の受光感度分布特性
Ｒ  第２画素の受光感度分布特性
【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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