(57)【要約】【課題】環境光に拘わらず、常に精度よく焦点検出を行うことができるようにする。【解決手段】環境光検出センサ１３０によって被写体を撮像する際の撮影環境における環境光が検出され、ＣＰＵ１２１は環境光検出センサによる環境光検出結果に応じて、撮像素子１０７が受光する光の入射角受光特性の変化に応じて変化する値である入射角受光特性依存値を求めて結像光学系における互いに異なる射出瞳領域を通過した一対の光に応じて撮像素子から得られる一対の像信号と入射角受光特性依存値とに基づいて被写体に合焦する結像光学系の焦点位置を検出する。【選択図】図１
2014215436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が２次元的マトリックス状に配列された撮像素子を有し、結像光学系を介して被写体を示す被写体像を前記撮像素子に結像して、前記撮像素子から前記被写体像に応じた画像信号を出力する撮像装置であって、
前記被写体を撮像する際の撮影環境における環境光を検出する環境光検出手段と、
前記環境光検出手段による環境光検出結果に応じて、前記画素が受光する光の入射角受光特性の変化に応じて変化する値である入射角受光特性依存値を出力する出力手段と、
前記結像光学系における互いに異なる射出瞳領域を通過した一対の光に応じて前記撮像素子から得られる一対の像信号と前記入射角受光特性依存値とに基づいて前記被写体に合焦する前記結像光学系の焦点位置を検出する焦点検出手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記環境光の波長又は色温度に応じて互いに異なる複数の前記入射角受光特性依存値を記憶する記憶手段を有し、
前記出力手段は、前記環境光検出結果に基づいて前記複数の入射角受光特性依存値の配合率を変化させて、当該配合率に応じた入射角受光特性依存値を出力することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記入射角受光特性依存値は、シェーディングを補正するための補正係数であることを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記入射角受光特性依存値はデフォーカス量を換算するための換算係数であることを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
【請求項５】
前記入射角受光特性依存値は絞り値と射出瞳距離に応じてその値が異なることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
複数の画素が２次元的マトリックス状に配列された撮像素子を有し、結像光学系を介して被写体を示す被写体像を前記撮像素子に結像して、前記撮像素子から前記被写体像に応じた画像信号を出力する撮像装置の制御方法であって、
前記被写体を撮像する際の撮影環境における環境光を検出する環境光検出ステップと、
前記環境光検出ステップによる環境光検出結果に応じて、前記画素が受光する光の入射角受光特性の変化に応じて変化する値である入射角受光特性依存値を出力する出力ステップと、
前記結像光学系における互いに異なる射出瞳領域を通過した一対の光に応じて前記撮像素子から得られる一対の像信号と前記入射角受光特性依存値とに基づいて前記被写体に合焦する前記結像光学系の焦点位置を検出する焦点検出ステップと、
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項７】
複数の画素が２次元的マトリックス状に配列された撮像素子を有し、結像光学系を介して被写体を示す被写体像を前記撮像素子に結像して、前記撮像素子から前記被写体像に応じた画像信号を出力する撮像装置で用いられる制御プログラムであって、
前記撮像装置が備えるコンピュータに、
前記被写体を撮像する際の撮影環境における環境光を検出する環境光検出ステップと、
前記環境光検出ステップによる環境光検出結果に応じて、前記画素が受光する光の入射角受光特性の変化に応じて変化する値である入射角受光特性依存値を出力する出力ステップと、
前記結像光学系における互いに異なる射出瞳領域を通過した一対の光に応じて前記撮像素子から得られる一対の像信号と前記入射角受光特性依存値とに基づいて前記被写体に合焦する前記結像光学系の焦点位置を検出する焦点検出ステップと、
を実行させることを特徴とする制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、その制御方法、および制御プログラムに関し、特に、電子カメラなどの撮像装置で用いられるオートフォーカス制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子カメラ（デジタルカメラ）などの撮像装置において、マイクロレンズと光電変換部との相対的位置を偏位させた画素を複数２次元的マトリックス状に配列した撮像素子が用いられており、この撮像素子は焦点検出用素子も兼ねている。
【０００３】
この種の撮像装置では、画像を撮影する際には、マイクロレンズと光電変換部との相対的偏位方向が異なる画素（つまり、画素信号）を加算して画像を生成する。一方、撮影レンズにおける焦点位置を算出する際には、マイクロレンズと光電変換部との相対的偏位方向が異なる画素列で生成される一対の像信号を用いて相関演算を行って、焦点位置を算出する（特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、目で見た際の最適な焦点位置は環境光によって異なることが一般に知られており、環境光によって最適な焦点位置が異なる理由の１つとして撮影レンズにおける色収差がある。そして、撮影レンズの色収差に起因する焦点位置のずれを防止するため、カラーフィルタの色が異なる複数の焦点検出用画素毎に焦点検出を行って、当該検出結果に応じて最終的な焦点位置を決定するようにした撮像装置がある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２６７２１１号公報
【特許文献２】特開２０１１−７８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、環境光によって最適な焦点位置がずれる原因は撮影レンズばかりでなく、焦点検出に用いる焦点検出センサ、つまり、焦点検出用画素に対する入射角受光特性が環境光によって異なる点も考慮する必要がある。焦点検出センサの入射角受光特性が環境光によって異なると、入射角受光特性に依存する係数も環境光によって異なり、その結果、環境光によっては焦点検出性能が要求性能を満たさないことがある。
【０００７】
従って、本発明の目的は、環境光に拘わらず、常に精度よく焦点検出を行うことができる撮像装置、その制御方法、および制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明による撮像装置は、複数の画素が２次元的マトリックス状に配列された撮像素子を有し、結像光学系を介して被写体を示す被写体像を前記撮像素子に結像して、前記撮像素子から前記被写体像に応じた画像信号を出力する撮像装置であって、前記被写体を撮像する際の撮影環境における環境光を検出する環境光検出手段と、前記環境光検出手段による環境光検出結果に応じて、前記画素が受光する光の入射角受光特性の変化に応じて変化する値である入射角受光特性依存値を出力する出力手段と、前記結像光学系における互いに異なる射出瞳領域を通過した一対の光に応じて前記撮像素子から得られる一対の像信号と前記入射角受光特性依存値とに基づいて前記被写体に合焦する前記結像光学系の焦点位置を検出する焦点検出手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明による制御方法は、複数の画素が２次元的マトリックス状に配列された撮像素子を有し、結像光学系を介して被写体を示す被写体像を前記撮像素子に結像して、前記撮像素子から前記被写体像に応じた画像信号を出力する撮像装置の制御方法であって、前記被写体を撮像する際の撮影環境における環境光を検出する環境光検出ステップと、前記環境光検出ステップによる環境光検出結果に応じて、前記画素が受光する光の入射角受光特性の変化に応じて変化する値である入射角受光特性依存値を出力する出力ステップと、前記結像光学系における互いに異なる射出瞳領域を通過した一対の光に応じて前記撮像素子から得られる一対の像信号と前記入射角受光特性依存値とに基づいて前記被写体に合焦する前記結像光学系の焦点位置を検出する焦点検出ステップと、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明による制御プログラムは、複数の画素が２次元的マトリックス状に配列された撮像素子を有し、結像光学系を介して被写体を示す被写体像を前記撮像素子に結像して、前記撮像素子から前記被写体像に応じた画像信号を出力する撮像装置で用いられる制御プログラムであって、前記撮像装置が備えるコンピュータに、前記被写体を撮像する際の撮影環境における環境光を検出する環境光検出ステップと、前記環境光検出ステップによる環境光検出結果に応じて、前記画素が受光する光の入射角受光特性の変化に応じて変化する値である入射角受光特性依存値を出力する出力ステップと、前記結像光学系における互いに異なる射出瞳領域を通過した一対の光に応じて前記撮像素子から得られる一対の像信号と前記入射角受光特性依存値とに基づいて前記被写体に合焦する前記結像光学系の焦点位置を検出する焦点検出ステップと、を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、環境光検出結果に応じて得られた入射角受光特性依存値と撮像素子から得られる一対の像信号とに基づいて被写体に合焦する結像光学系の焦点位置を検出することで、環境光が異なる場合においても常に高精度に焦点検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態による撮像装置の一例についてその構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す撮像素子の構成の一例を説明するための図であり、（ａ）は画素配列の一例を示す図、（ｂ）は（ａ）の一部分を拡大して示す図、（ｃ）は（ｂ）に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】図２に示す１つの画素による瞳分割を説明するための図である。
【図４】図２に示すＲＧＢの画素の各々について同一の光源による入射角受光特性を説明するための図であり、（ａ）はＲ画素の入射角受光特性を示す図、（ｂ）はＧ画素の入射角受光特性を示す図、（ｃ）はＢ画素の入射角受光特性を示す図である。
【図５】環境光に応じた入射角受光特性依存値を簡易的に求める手法を説明するための図である。
【図６】シェーディングの発生原理およびシェーディングを説明するための図であり、（ａ）はシェーディングの発生原理を示す図、（ｂ）はシェーディングを示す図である。
【図７】Ａ像およびＢ像の射出瞳における入射角受光特性と線像との関係を説明するための図であり、（ａ）は射出瞳枠によるケラレが存在しない場合の入射角受光特性と線像との関係を示す図、（ｂ）は射出瞳枠によるケラレが存在する場合の入射角受光特性と線像との関係を示す図である。
【図８】図１に示すカメラにおける焦点検出の概要を説明するためのブロック図である。
【図９】図１に示すカメラで行われる焦点検出の一例を説明するための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、本発明の実施の形態による撮像装置の一例について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態による撮像装置の一例についてその構成を示すブロック図である。
【００１５】
図示の撮像装置は、例えば、電子カメラ（以下単にカメラと呼ぶ）であり、カメラは撮影レンズユニット（以下結像光学系と呼ぶ）を備えている。この結像光学系は前面側に位置して、光軸に沿って進退可能な第１レンズ群１０１を有している。
【００１６】
絞り兼用シャッタ１０２は第１レンズ群１０１の後ろ段に配置され、その開口径を調節することによって撮影の際における光量調節を行うとともに、静止画撮影の際には露光秒時調節用シャッタとして用いられる。絞り兼用シャッタ１０２の後段には第２のレンズ群１０３が配置されている。そして、絞り兼用シャッタ１０２および第２レンズ群１０３は一体となって光軸に沿って進退して、第１レンズ群１０１の進退動作と連動して、変倍作用（ズーム）を行う。
【００１７】
第２レンズ群１０３の後段には第３レンズ群１０５が配置され、光軸に沿って進退されて焦点ずれ量を調節する。そして、これら第１レンズ群１０１、絞り兼用シャッタ１０２、第２のレンズ群１０３、および第３レンズ群１０５によって結像光学系が構成され、この結像光学系はカメラ本体に対して着脱可能となっている。なお、結像光学系は交換レンズユニットとも呼ばれる。
【００１８】
第３レンズ群１０５の後段には光学的ローパスフィルタ１０６が位置し、この光学的ローパスフィルタ１０６は結像光学系から入射する被写体像（光学像）における偽色およびモアレを軽減するための光学素子である。そして、光学的ローパスふぃたる１０６の後側には撮像素子１０７が配置されている。
【００１９】
この撮像素子１０７は、例えば、Ｃ−ＭＯＳイメージセンサおよび周辺回路を備え、複数の画素が２次元的マトリックス状に配列されている。ここでは、撮像素子１０７は横方向（行方向）にｍ（ｍは２以上の整数）画素、縦方向（列方向）にｎ（ｎは２以上の整数）画素の受光ピクセルを備え、当該受光ピクセルに対して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ーである。そして、撮像素子１０７には結像光学系によって光学像が結像される。撮像素子１０７は光学像に応じた電気信号（アナログ信号）を出力する。
【００２０】
カメラにはレンズＲＯＭ１１０が備えられ、このレンズＲＯＭ１１０には交換レンズユニット毎に焦点検出などで必要なレンズ情報が記憶されている。ＣＰＵ１２１はレンズＲＯＭ１１０をアクセスしてレンズ情報を取得する。なお、レンズ情報には後述する射出瞳距離を示す射出瞳距離情報が含まれている。
【００２１】
ＣＰＵ１２１は、カメラ全体の制御を司る。図示はしないが、ＣＰＵ１２１は、例えば、演算部、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、および通信インターフェイス回路を備えている。そして、ＣＰＵ１２１（ここでは、演算部）は、ＲＯＭに記憶された所定のプログラムに基づいてカメラを駆動制御して、焦点検出、撮影、画像処理、および画像記録などの一連の撮影動作を実行する。また、ＣＰＵ１２１は、焦点検出および焦点調節に係る演算処理を行う。
【００２２】
例えば、ＣＰＵ１２１は、後述するように、撮像素子１０７から得られる一対の像信号について相関演算を行って、これら一対の像信号の相対的な位置ずれを示す位相差を算出する。そして、ＣＰＵ１２１は当該位相差に基づいて結像光学系の焦点状態（デフォーカス量）を検出する。続いて、ＣＰＵ１２１は当該デフォーカス量に基づいて、合焦状態を得るための第３レンズ群１０５の移動量を算出する。なお、後述する焦点検出部および入射角受光特性依存値出力部がＣＰＵ１２１に内蔵されている。
【００２３】
絞りシャッタ駆動回路１２８は、ＣＰＵ１２１の制御下で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の開口径を調節し撮影光量を調節するととともに、静止画撮影の際の露光時間を調節する。
【００２４】
フォーカス駆動回路１２６はＣＰＵ１２１の制御下で（例えば、ＣＰＵ１２１で得られた焦点検出結果に基づいて）、フォーカスアクチュエータ１１４を駆動制御して、第３レンズ群１０５を光軸に沿って進退駆動して焦点ずれ量を調節する。
【００２５】
撮像素子駆動回路１２４は、ＣＰＵ１２１の制御下で撮像素子１０７を駆動制御する。そして、撮像素子駆動回路１２４は撮像素子１０７の出力であるアナログ信号（画像信号）Ａ／Ｄ変換してデジタル信号としてＣＰＵ１２１に送る。
【００２６】
ＣＰＵ１２１はユーザのズーム操作に応じてズーム駆動回路１２９を駆動制御する。そして、ズーム駆動回路１２９はＣＰＵ１２１の制御下で、ズームアクチュエータ１１１によって第１レンズ群１０１を光軸に沿って駆動する。環境光検出センサ１３０は撮影環境において外部から光（環境光）を受光して、当該環境光の色温度などの環境光特性を検出する。そして、環境光検出センサ１３０は環境光特性を示す環境光特性情報をＣＰＵ１２１に送る。
【００２７】
被写体照明用電子フラッシュ１１５は、例えば、キセノン管を用いた閃光照明装置である。なお、電子フラッシュ１１５として連続発光するＬＥＤを備えた照明装置を用いるようにしてもよい。ＡＦ補助光部１１６は、所定の開口パターンを有するマスクの像を、投光レンズを介して被写界に投影して、暗い被写体又は低コントラストの被写体に対する焦点検出を向上させる。
【００２８】
電子フラッシュ制御回路１２２は、ＣＰＵ１２１の制御下で、撮影動作に同期して電子フラッシュ１１５を点灯制御する。補助光回路１２３は、ＣＰＵ１２１の制御下で、焦点検出動作に同期してＡＦ補助光部１１６を点灯制御する。画像処理回路１２５は、ＣＰＵ１２１の制御下で、画像信号についてγ変換、カラー補間、およびＪＰＥＧ圧縮などの処理を行って画像データを生成する。
【００２９】
表示部１３１は、例えば、ＬＣＤであり、表示部１３１には、カメラ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、および焦点検出の際の合焦状態表示画像などが表示される。操作スイッチ１３２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、および撮影モード選択スイッチなどで構成される。フラッシュメモリ１３３は、例えば、カメラ本体に着脱可能であり、撮影済みの画像が記録される。
【００３０】
図２は、図１に示す撮像素子１０７の構成の一例を説明するための図である。そして、図２（ａ）は画素配列の一例を示す図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の一部分を拡大して示す図である。また、図２（ｃ）は図２（ｂ）に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００３１】
図２（ａ）では、説明の便宜上、撮像素子１０７の画素配列が４行×４列で示されている（つまり、ｍ＝ｎ＝４である）。図２（ａ）に示す２行×２列の画素群２１０では、対角に対する２画素にＧ（緑）の分光感度を有する画素２１０Ｇを配置し、他の２画素にＲ（赤）の分光感度を有する画素２１０ＲとＢ（青）の分光感度を有する画素２１０Ｂとを配置したベイヤー配列が採用されている。
【００３２】
図２（ｂ）に示すように、画素２１０Ｇは瞳分割用の２つの副画素２０１ａおよび２０１ｂを有している。同様に、図示はしないが、画素２１０Ｒおよび２１０Ｂの各々も瞳分割用の２つの副画素を有している。これによって、画素２１０Ｒ、２１０Ｇ、および２１０Ｂのいずれにおいても撮像用画素および焦点検出用として用いることができる。
【００３３】
図２（ｃ）に示すように、画素２０１Ｇに備えられた副画素２０１ａおよび２０１ｂには、Ｇの分光感度を有するカラーフィルタ２０３が配置され、さらにカラーフィルタ２０３上にはマイクロレンズ（ＭＬ）２０２が配されている。図示のように、ｐ型半導体層２００に２つのｎ型半導体層が埋め込まれて、２つの副画素２０１ａおよび２０１ｂが形成される。なお、画素２０１Ｒおよび２０１Ｂの各々も画素２０１Ｇと同様に構成されている。
【００３４】
ここでは、全ての画素に瞳分割用の副画素が配置されて焦点検出画素として用いることができる場合について説明するが、焦点検出画素を撮像素子１０７の一部に配置するようにしてもよい。
【００３５】
図３は、図２に示す１つの画素による瞳分割を説明するための図である。なお、図３においては、ｐ型半導体層、副画素、およびＭＬがそれぞれ参照番号３００、３０１ａ、３０１ｂ、および３０２で示され、カラーフィルタは省略されている。
【００３６】
図３に示す例では、２つの副画素３０１ａおよび３０１ｂはそれぞれｘ軸方向のプラス（＋）側およびｘ軸方向のマイナス（−）側に偏心している。これによって、１つのＭＬ３０２を用いて瞳分割が行われて、像信号Ａに係る射出瞳領域３０２ａおよび像信号Ｂに係る射出瞳領域３０２ｂを得ることができる。
【００３７】
ここで、図２（ａ）に示すように、副画素３０１ａをｘ軸方向に規則的に配列して、副画素群３０１ａから出力される第１の像信号を像信号Ａ（結像光学系の異なる射出瞳領域を通過した対の光束から得られる像信号の一方）とする。また、副画素３０１ｂをｘ軸方向に規則的に配列して、副画素群３０１ｂから出力される第２の像信号を像信号Ｂ（結像光学系の異なる射出瞳領域を通過した対の光束から得られる像信号の他方）とする。
【００３８】
ＣＰＵ１２１は、相関演算によって像信号Ａと像信号Ｂとの相対的な像ずれ量に応じてデフォーカス量を算出して、当該デフォーカス量に基づいて結像光学系の焦点位置を焦点検出結果として求める。そして、前述したように、ＣＰＵ１２１は当該焦点検出結果に基づいてフォーカス駆動回路１２６を制御して、フォーカスアクチュエータ１１４によって第３レンズ群１０５を駆動して焦点ずれ量を調節する。
【００３９】
なお、ここでは、ｘ軸方向に輝度分布を有する被写体に対応する構成について説明したが、同様にしてｙ軸方向についても画素を展開することによって、ｙ軸方向に輝度分布を有する被写体にも対応することができる。また、ここでは、瞳分割を行うため、１つの画素に偏心させた２つの副画素を１次元方向に分割する例を示したが、瞳分割については、ｘおよびｙ軸方向に２次元的に分割して副画素を形成するようにしてもよい。
【００４０】
さらに、ここでは、瞳分割を行うため、１つのＭＬについて２つの副画素を位置づける例について説明したが、瞳分割については１つのＭＬについて偏心させた画素を１つ配置して、偏心方向の異なる画素を用いて瞳分割を行って、焦点検出を行うようにしてもよい。
【００４１】
図４は、図２に示すＲＧＢの画素の各々について同一の光源（環境光）による入射角受光特性を説明するための図である。そして、図４（ａ）はＲ画素の入射角受光特性を示す図であり、図４（ｂ）はＧ画素の入射角受光特性を示す図である。そして、図４（ｃ）はＢ画素の入射角受光特性を示す図である。
【００４２】
図４においては、カラーフィルタの相違による入射角受光特性の相違が示されており、画素の入射角受光特性は光の波長に応じて異なる。なお、入射角受光特性は点像分布関数又は瞳強度分布とも呼ばれる。
【００４３】
図４では、Ｒ画素、Ｇ画素、およびＢ画素について、Ａ像およびＢ像の入射角受光特性と線像の関係が示されており、Ａ像の入射角受光特性４０１ａ、４０３ａ、および４０５ａとＢ像の入射角受光特性４０１ｂ、４０３ｂ、および４０５ｂに応じてＡ像の線像４０２ａ、４０４ａ、および４０６ａとＢ像の線像４０２ｂ、４０４ｂ、および４０６ｂが得られる。
【００４４】
環境光によって波長分布が異なることは既知の事実であり、例えば、環境光が太陽光であると、その波長分布は長波長成分が多く存在する分布となる。一方、環境光がキセノン光源であると、その波長分布はＲ〜Ｂに亘って比較的一様に波長成分が存在する分布となる。
【００４５】
所謂ベイヤー加算した輝度（Ｒ、Ｇ、Ｂに対してＹという）に関する入射角受光特性はＲＧＢが混在した信号であるので、Ｙに関する入射角受光特性は環境光によって変化してしまう。図４に示す入射角受光特性の場合には、環境光が太陽光であれば長波長成分が多いものの、短波長から長波長（ＢからＲ）に向かうに連れて徐々に波長成分が減少するので、ＧおよびＲの中間の入射角受光特性となる。一方、環境光がキセノン光源であれば、一様な波長分布であるので、ＲＧＢの平均的な又はＧに近い入射角受光特性となる。
【００４６】
ここで、入射角受光特性依存値を定義すると、この入射角受光特性依存値は入射角受光特性の変化に応じて変化する値であり、例えば、シェーディングおよびデフォーカス量換算係数（Ｋ値）などを総称するものである。
【００４７】
図５は、環境光に応じて入射角受光特性依存値を簡易的に求める手法を説明するための図である。
【００４８】
ｘｙ色度図から容易に理解できるように、ＲＧＢを加算してＹを生成する際、その配合率を変更することによってｘｙ色度図の色を近似的に再現することができる。よって、ＲＧＢの配合率を変化させて、その入射角受光特性依存値を算出すれば様々な環境光に対応することができる。
【００４９】
環境光検出センサ１３０によって特定された環境光が環境光Ａであるとする。環境光Ａにおいて入射角受光特性依存値に係るＲＧＢの配合率ａ：ｂ：ｃ（＝Ｒ：Ｇ：Ｂ）は予めサンプルデータとしてＣＰＵ１２１に記録されているものとする。なお、環境光検出センサ１３０の出力に応じて環境光に応じたＲＧＢの配合率を決定するようにしてもよい。そして、ＣＰＵ１２１は当該配合率に応じてＹに係る入射角受光特性依存値を算出して、環境光に応じた適切な入射角受光特性依存値を求める。
【００５０】
図６は、シェーディングの発生原理およびシェーディングを説明するための図である。そして、図６（ａ）はシェーディングの発生原理を示す図であり、図６（ｂ）はシェーディングを示す図である。
【００５１】
図６（ａ）において、像信号Ａの入射角受光特性を６０１ａ、像信号Ｂの入射角受光特性を６０１ｂ、射出瞳枠（射出瞳形状）を６０２、像高毎の画素を６０３で表し、さらに、図６（ｂ）において、図６（ａ）に示す状態における像信号Ａのシェーディングを６０４ａ、図６（ａ）に示す状態における像信号Ｂのシェーディングを６０４ｂで表す。
【００５２】
図６（ａ）に示す状態では、像高が−ｘ１の画素６０３は射出瞳枠６０２を通して瞳座標上の＋ｘ２の位置にある瞳を見ることになる。このため、入射角受光特性６０１ａと入射角受光特性６０１ｂとから容易に理解できるように、像信号Ａと像信号Ｂの感度とを比較すると、像信号Ｂの方が感度が良いことが分かる。
【００５３】
一方、像高が＋ｘ１の画素６０３においては、射出瞳枠６０２を通して瞳座標上の−ｘ２の位置にある瞳を見ることになるので、像信号Ａと像信号Ｂとの感度を比較すると、像信号Ａの方が感度が良くなる。
【００５４】
従って、図６（ａ）に示す状態におけるシェーディングは図６（ｂ）に示すシェーディング６０４ａおよび６０４ｂとなる。シェーディング６０４ａおよび６０４ｂは、射出瞳枠６０２の位置および大きさに応じて変化するので、射出瞳距離および絞り値が変化するとシェーディング６０４ａおよび６０４ｂも変化する。
【００５５】
シェーディングの影響が出やすい状況として、例えば、射出瞳距離が短くかつ絞り値が大きい（絞り枠が小さい）場合がある。射出瞳距離が短いとシェーディングの影響が大きくなるのは、画素が配置されている像高に応じて瞳を見る位置の変化が大きくなるからである。また、絞り値が小さいとシェーディングの影響が大きくなるのは、画素が瞳を見る領域が狭くなるので、画素が配置される像高に応じて瞳の位置の影響が出やすくなるからである。
【００５６】
図６（ｂ）から容易に理解できるように、シェーディング６０４ａおよび６０４ｂは像高に応じて連続的に変化するので像高関数として表現することができる。このため、シェーディングの補正値（入射角受光特性依存値の１つである）も像高関数として表現が可能である。
【００５７】
前述したように、シェーディングは像高によって変化するばかりでなく、絞り値と射出瞳距離とに応じて変化するので、シェーディングの補正値も絞り値および射出瞳距離に応じて異なる。よって、レンズ交換式のカメラでシェーディング補正を行う際には、全ての補正値を記憶させようとすると膨大な記憶容量が必要となってしまう。
【００５８】
また、入射角受光特性と射出瞳枠との関係からシェーディング補正をする都度、補正値を算出するようにしてもよいが、この場合には演算量が膨大となってしまう。
【００５９】
このような記憶容量の増加および演算量の増加を回避するため、例えば、次の式（１）および式（２）によって予め各条件毎（絞り値および射出瞳距離の組合せ）でシェーディングの補正値を算出して、その近似関数を求め、近似関数の係数のみをメモリに記憶する。
【００６０】
【数１】
2014215436.tif 000003
【００６１】
但し、Ｓ０Ａ、Ｓ１Ａ、Ｓ２Ａ、Ｓ３Ａ、Ｓ４Ａ、およびＳ５Ａは、Ａ像用のシェーディングの補正値を算出するための近似関数の係数であり、Ｓ０Ｂ、Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ｂ、Ｓ３Ｂ、Ｓ４Ｂ、およびＳ５Ｂは、Ｂ像用のシェーディングの補正値を算出するための近似関数の係数である。
【００６２】
なお、図２に示す撮像素子の構成では、ｙ軸方向は原点に対して略対称となるため、ｙ軸方向は偶関数として表される。
【００６３】
シェーディング補正値を環境光に応じて算出する際には、例えば、ＲＧＢ毎に上記のＳ０Ａ、Ｓ１Ａ、・・・、Ｓ４Ｂ、Ｓ５Ｂの近似関数の係数をメモリに記憶し、ＣＰＵ１２１は環境光に応じてＲＢＧの配合率をａ：ｂ：ｃ（＝Ｒ：Ｇ：Ｂ）の割合で加算して、Ｙの係数を算出してシェーディング補正値を得ることになる。
【００６４】
なお、ＲＧＢ毎に像信号を取得して、ＲＧＢ毎にシェーディング補正を行って焦点検出を行った方が焦点検出精度は良いが、Ｙで焦点検出を行う場合と比較して演算規模が３倍に増加するので焦点検出に要する時間も増加してしまう。動く被写体に追従させるには、焦点検出に要する時間も焦点検出精度に大きく寄与するので、動く被写体における焦点検出精度を向上させるためには、焦点検出精度と焦点検出時間との双方を向上させる必要がある。
【００６５】
図７は、Ａ像およびＢ像の射出瞳における入射角受光特性と線像との関係を説明するための図である。そして、図７（ａ）は射出瞳枠によるケラレが存在しない場合の入射角受光特性と線像との関係を示す図であり、図７（ｂ）は射出瞳枠によるケラレが存在する場合の入射角受光特性と線像との関係を示す図である。
【００６６】
図７において、Ａ像の１次元の入射角受光特性を７０１ａおよび７０３ａで示し、Ｂ像の１次元の入射角受光特性を７０１ｂおよび７０３ｂで示す。そして、射出瞳枠によるケラレがない場合のＡ像の線像を７０２ａで示し、射出瞳枠によるケラレがない場合のＢ像の線像を７０２ｂで示す。さらに、射出瞳枠７０９によるケラレがある場合のＡ像の線像を７０４ａで示し、射出瞳枠７０９によるケラレがある場合のＢ像の線像を７０４ｂで示す。なお、合焦点７０５と撮像素子の受光面７０７との距離はデフォーカス量７０８であり、瞳面は７０６で示されている。
【００６７】
図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、線像７０２ａ、７０２ｂ、７０４ａ、および７０４ｂは入射角受光特性７０１ａ、７０１ｂ、７０３ａ、および７０３ｂをデフォーカス量７０８に応じてスケール変換したものであるので、線像７０２ａ、７０２ｂ、７０４ａ、および７０４ｂは入射角受光特性７０１ａ、７０１ｂ、７０３ａ、および７０３ｂと相似形になる。
【００６８】
通常、図７（ｂ）に示すように、瞳面７０６と受光面７０７との間に射出瞳枠７０９が存在するので、線像７０４ａおよび７０４ｂは射出瞳枠７０９の形状に影響を受ける。このため、線像７０４ａおよび７０４ｂは射出瞳距離と絞り枠との大きさによって形状が変化する。
【００６９】
焦点検出を行う際には、２像の並進方向のずれ量を、フォーカスレンズの光軸方向のずれ量（デフォーカス量）に換算するための換算係数（デフォーカス量換算係数）が用いられる。このデフォーカス量換算係数（入射角受光特性依存値の１つである）は線像の重心位置（光軸）に応じて算出されるので、シェーディングと同様にデフォーカス量換算係数は射出瞳距離および絞り値に応じてその値が異なる。
【００７０】
デフォーカス量換算係数を環境光に応じて算出する際には、シェーディング補正と同様に、ＲＧＢ毎にデフォーカス量換算係数を予めメモリ記憶しておき、環境光に応じてＲＢＧの配合率をａ：ｂ：ｃ（＝Ｒ：Ｇ：Ｂ）の割合で加算してＹに係るデフォーカス量換算係数を算出すればよい。
【００７１】
図８は、図１に示すカメラにおける焦点検出の概要を説明するためのブロック図である。なお、図８に示す例では、図１に示す環境光検出センサが環境光検出部１３０とされ、結像光学系、光学的ローパスフィルタ１０６、撮像素子１０７、および撮像素子駆動回路１２４が撮像部１０７ａとされている。
【００７２】
図示の例では、ＣＰＵ１２１は入射角受光特性依存値出力部１２１ａおよび焦点検出部１２１ｂを有しており、撮像部１０７ａによる撮像の結果得られた像信号が焦点検出部１２１ｂに送られる。環境光検出部１３０は環境光を検出してその検出結果を光源情報として入射角受光特性依存値出力部１２１ａに送る。入射角受光特性依存値出力部１２１ａは光源情報に基づいてカメラの撮影条件（例えば、絞り値および射出瞳距離）に応じた入射角受光特性依存値（シェーディング補正値又は補正係数およびデフォーカス量換算係数）を焦点検出部１２１ｂに送る。焦点検出部１２１ｂは入力された像信号と入射角受光特性依存値とに応じて焦点検出を行う。
【００７３】
図９は、図１に示すカメラで行われる焦点検出の一例を説明するためのフローチャートである。なお、図９に示すフローチャートに係る処理は、ＣＰＵ１２１の制御下で行われる。
【００７４】
焦点検出が開始されると、ＣＰＵ１２１は撮像素子駆動回路１２４を制御して撮像素子１０７によって像信号を取得する（ステップＳ９０１）。続いて、ＣＰＵ１２１は環境光検出センサ１３０で検出された環境光検出結果を得て環境光の種類を検出する（ステップＳ９０２）。そして、ＣＰＵ１２１は、入射角受光特性依存値出力部１２１ａによって環境光検出結果に基づいて入射角受光特性依存値を求めて当該入射角受光特性依存値を出力する（ステップＳ９０３）。
【００７５】
次に、ＣＰＵ１２１は焦点検出部１２１ｂによって像信号と入射角受光特性依存値出力部１２１ａから出力された入射角受光特性依存値とに応じて焦点検出を行う（ステップＳ９０４）。そして、ＣＰＵ１２１は焦点検出が終了したか否かを判定する（ステップＳ９０５）。焦点検出が終了していないと（ステップＳ９０５において、ＮＯ）、ＣＰＵ１２１はステップＳ９０１の処理に戻って像信号を取得する。一方、焦点検出が終了すると（ステップＳ９０５において、ＹＥＳ）、ＣＰＵ１２１は処理を終了する。
【００７６】
このように、本発明の実施の形態では、波長又は分光特性の異なる複数の入射角受光特性依存値から、環境光の種類に応じて配合率を変えて最適な入射角受光特性依存値を得て、当該入射角受光特性依存値に応じて焦点検出を行うようにしたので、高精度に焦点検出を行うことができる。
【００７７】
上述の説明から明らかなように、図１に示す例においては、環境光検出センサ１３０が環境光検出手段として機能し、ＣＰＵ１２１が出力手段および焦点検出手段として機能する。
【００７８】
以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。
【００７９】
例えば、上記の実施の形態の機能を制御方法として、この制御方法を撮像装置に実行させるようにすればよい。また、上述の実施の形態の機能を有するプログラムを制御プログラムとして、当該制御プログラムを撮像装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。なお、制御プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録される。
【００８０】
上記の制御方法および制御プログラムの各々は、少なくとも環境光検出ステップ、出力ステップ、および焦点検出ステップを有している。
【００８１】
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。つまり、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種の記録媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵなど）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【符号の説明】
【００８２】
１０７  撮像素子
１２１  ＣＰＵ
１２２  電子フラッシュ制御回路
１２３  補助光回路
１２４  撮像素子駆動回路
１２５  画像処理回路
１２６  フォーカス駆動回路
１２８  絞りシャッタ駆動回路
１２９  ズーム駆動回路
１３０  環境光検出センサ
【図１】
2014215436.tif 000004
【図２】
2014215436.tif 000005
【図３】
2014215436.tif 000006
【図４】
2014215436.tif 000007
【図５】
2014215436.tif 000008
【図６】
2014215436.tif 000009
【図７】
2014215436.tif 000010
【図８】
2014215436.tif 000011
【図９】
2014215436.tif 000012