(57)【要約】【課題】正確に焦点を検出する撮像装置を提供する【解決手段】位相差取得部は、光軸方向に垂直な所定の方向に沿って配列された一対の受光素子群の各々の受光量分布のズレ量を位相差として求める。変換係数補正部は、受光量分布の各々の形状が一致する場合における位相差に対する光軸方向の焦点のズレ量の比率である変換係数を受光量分布の各々の形状の不一致の度合いに応じて補正する。デフォーカス量生成部は、補正された変換係数と位相差とから焦点のズレ量をデフォーカス量として生成する。【選択図】図８
2014056002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向に垂直な所定の方向に沿って配列された一対の受光素子群の各々の受光量分布のズレ量を位相差として求める位相差取得部と、
前記受光量分布の各々の形状が一致する場合における前記位相差に対する前記光軸方向の焦点のズレ量の比率である変換係数を前記受光量分布の各々の形状の不一致の度合いに応じて補正する変換係数補正部と、
前記補正された変換係数と前記位相差とから前記焦点のズレ量をデフォーカス量として生成するデフォーカス量生成部と
を具備する焦点検出装置。
【請求項２】
前記変換係数補正部は、前記受光量分布の各々の形状が一致しない場合における前記位相差に対する前記デフォーカス量の比率と前記変換係数との比である不一致補正係数を使用して前記変換係数を補正する
請求項１記載の焦点検出装置。
【請求項３】
レンズにおける瞳の形状および位置を示すレンズ口径情報と前記一対の受光素子群の各々の受光感度の分布を示す受光感度分布情報とに基づいて前記一対の受光量分布を求めて当該一対の受光量分布から前記不一致補正係数を生成する不一致補正係数生成部をさらに具備する
請求項２記載の焦点検出装置。
【請求項４】
光学系における光学パラメータの値ごとに前記不一致補正係数を記憶する不一致補正係数テーブルをさらに具備し、
前記デフォーカス量生成部は、前記光学パラメータとして設定された値に対応する前記不一致補正係数を前記不一致補正係数テーブルから取得する
請求項１記載の焦点検出装置。
【請求項５】
前記光学パラメータは、絞り値を含む
請求項４記載の焦点検出装置。
【請求項６】
焦点の検出が指示される前において前記光学パラメータとして設定された値に対応する前記不一致補正係数を前記不一致補正係数テーブルから取得して記憶する不一致補正係数記憶部をさらに具備し、
前記デフォーカス量生成部は、焦点の検出が指示されると、前記不一致補正係数を前記不一致補正係数記憶部から取得する
請求項４記載の焦点検出装置。
【請求項７】
前記不一致補正係数テーブルは、光学系における光学パラメータの値と前記複数のレンズとの組合せに対応付けて前記複数の不一致補正係数を記憶し、
前記デフォーカス量生成部は、前記光学パラメータとして設定された値と装着されたレンズとの組合せに対応する前記不一致補正係数を前記不一致補正係数テーブルから取得する
請求項４記載の焦点検出装置。
【請求項８】
前記一対の受光素子群の各々の出力レベルのうちの一方を基準値として他方を前記基準値に補正する出力レベル補正部をさらに具備する
請求項１記載の焦点検出装置。
【請求項９】
光軸方向に垂直な所定の方向に沿って配列された一対の受光素子群の各々の受光量分布のズレ量を位相差として求める位相差取得部と、
前記受光量分布の各々の形状が一致する場合における前記位相差と前記光軸方向の焦点のズレ量との比率である変換係数を前記受光量分布の各々の形状の不一致の度合いに応じて補正する変換係数補正部と、
前記補正された変換係数と前記位相差とから前記焦点のズレ量をデフォーカス量として生成するデフォーカス量生成部と、
前記デフォーカス量に基づいて被写体に合焦する合焦部と、
前記合焦された被写体を撮像する撮像部と
を具備する撮像装置。
【請求項１０】
位相差取得部が、光軸方向に垂直な所定の方向に沿って配列された一対の受光素子群の各々の受光量分布のズレ量を位相差として求める位相差取得手順と、
変換係数補正部が、前記受光量分布の各々の形状が一致する場合における前記位相差に対する前記光軸方向の焦点のズレ量の比率である変換係数を前記受光量分布の各々の形状の不一致の度合いに応じて補正する変換係数補正手順と、
デフォーカス量生成部が、前記補正された変換係数と前記位相差とから前記焦点のズレ量をデフォーカス量として生成するデフォーカス量生成手順と
を具備する焦点検出装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、焦点検出装置、撮像装置、および、焦点検出装置の制御方法に関する。詳しくは、変換係数を使用して位相差をデフォーカス量に変換する焦点検出装置、撮像装置、および、焦点検出装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、撮像装置における焦点検出のための一手法として位相差検出方式が知られている。この位相差検出方式は、一対の受光素子群により生成された受光量分布のズレ量である位相差から焦点を検出する方式である。この位相差検出方式においては、撮像素子の外部に設置される専用ＡＦモジュールや、撮像素子の内部に設置される位相差ＡＦ画素などが使用される。
【０００３】
位相差ＡＦ画素等における一対の受光量分布の一方を他方に対して少しずつシフトさせ、シフトさせるたびに一対の受光量分布の形状の相関度を求める焦点検出方法が知られている。この撮像装置は、相関度の最も高いときのシフト量を位相差として検出する。そして、撮像装置は、その位相差に所定の変換係数を乗じた値をデフォーカス量として算出する（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５２００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の従来技術では、正確に焦点を検出することができないおそれがある。デフォーカス量の算出に用いられる変換係数は、一対の受光量分布の形状が略一致していることを前提とした値であるが、実際には、これらの受光量分布の形状が略一致しないことがある。具体的には、撮像レンズの交換や絞り値の変更などにより瞳の口径が変更されると、位相差ＡＦ画素等の受光量が変わり、その位相差ＡＦ画素等の一対の受光量分布の形状が略一致しなくなるおそれがある。その場合、変換係数から算出されたデフォーカス量が実際の値とは異なる値となり、正確に焦点が検出されないおそれがある。
【０００６】
本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、正確に焦点を検出する撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、光軸方向に垂直な所定の方向に沿って配列された一対の受光素子群の各々の受光量分布のズレ量を位相差として求める位相差取得部と、上記受光量分布の各々の形状が一致する場合における上記位相差に対する上記光軸方向の焦点のズレ量の比率である変換係数を上記受光量分布の各々の形状の不一致の度合いに応じて補正する変換係数補正部と、上記補正された変換係数と上記位相差とから上記焦点のズレ量をデフォーカス量として生成するデフォーカス量生成部とを具備する焦点検出装置、および、その制御方法である。これにより、受光量分布の各々の形状の不一致の度合いに応じて変換係数が補正され、補正された変換係数と位相差とからデフォーカス量が生成されるという作用をもたらす。
【０００８】
また、この第１の側面において、上記変換係数補正部は、上記受光量分布の各々の形状が一致しない場合における上記位相差に対する上記デフォーカス量の比率と上記変換係数との比である不一致補正係数を使用して上記変換係数を補正してもよい。これにより、受光量分布の各々の形状が一致しない場合における位相差に対するデフォーカス量の比率と変換係数との比である不一致補正係数により変換係数が補正されるという作用をもたらす。
【０００９】
また、この第１の側面において、レンズにおける瞳の形状および位置を示すレンズ口径情報と上記一対の受光素子群の各々の受光感度の分布を示す受光感度分布情報とに基づいて上記一対の受光量分布を求めて当該一対の受光量分布から上記不一致補正係数を生成する不一致補正係数生成部をさらに具備してもよい。これにより、レンズ口径情報と受光感度分布情報とに基づいて求められた一対の受光量分布から不一致補正係数が生成されるという作用をもたらす。
【００１０】
また、この第１の側面において、光学系における光学パラメータの値ごとに上記不一致補正係数を記憶する不一致補正係数テーブルをさらに具備し、上記デフォーカス量生成部は、上記光学パラメータとして設定された値に対応する上記不一致補正係数を上記不一致補正係数テーブルから取得してもよい。これにより、光学系における光学パラメータの値ごとに不一致補正係数が記憶された不一致補正係数テーブルから、光学パラメータとして設定された値に対応する不一致補正係数が取得されるという作用をもたらす。
【００１１】
また、この第１の側面において、上記光学パラメータは、絞り値を含むものであってもよい。これにより、光学パラメータに絞り値が含まれるという作用をもたらす。
【００１２】
また、この第１の側面において、焦点の検出が指示される前において上記光学パラメータとして設定された値に対応する上記不一致補正係数を上記不一致補正係数テーブルから取得して記憶する不一致補正係数記憶部をさらに具備し、上記デフォーカス量生成部は、焦点の検出が指示されると、上記不一致補正係数を上記不一致補正係数記憶部から取得してもよい。これにより、焦点の検出が指示される前において光学パラメータとして設定された値に対応する不一致補正係数が不一致補正係数記憶部に記憶され、焦点の検出が指示されると、不一致補正係数が不一致補正係数記憶部から取得されるという作用をもたらす。
【００１３】
また、この第１の側面において、上記不一致補正係数テーブルは、光学系における光学パラメータの値と上記複数のレンズとの組合せに対応付けて上記複数の不一致補正係数を記憶し、上記デフォーカス量生成部は、上記光学パラメータとして設定された値と装着されたレンズとの組合せに対応する上記不一致補正係数を上記不一致補正係数テーブルから取得してもよい。これにより、光学パラメータの値と複数のレンズとの組合せに対応付けて複数の不一致補正係数が不一致補正係数テーブルに記憶され、光学パラメータとして設定された値と装着されたレンズとの組合せに対応する不一致補正係数が不一致補正係数テーブルから取得されるという作用をもたらす。
【００１４】
また、この第１の側面において、上記一対の受光素子群の各々の出力レベルのうちの一方を基準値として他方を上記基準値に補正する出力レベル補正部をさらに具備してもよい。これにより、一対の受光素子群の各々の出力レベルのうちの一方を基準値として他方が基準値に補正されるという作用をもたらす。
【００１５】
また、本技術の第２の側面は、光軸方向に垂直な所定の方向に沿って配列された一対の受光素子群の各々の受光量分布のズレ量を位相差として求める位相差取得部と、上記受光量分布の各々の形状が一致する場合における上記位相差と上記光軸方向の焦点のズレ量との比率である変換係数を上記受光量分布の各々の形状の不一致の度合いに応じて補正する変換係数補正部と、上記補正された変換係数と上記位相差とから上記焦点のズレ量をデフォーカス量として生成するデフォーカス量生成部と、上記デフォーカス量に基づいて被写体に合焦する合焦部と、上記合焦された被写体を撮像する撮像部とを具備する撮像装置である。これにより、受光量分布の各々の形状が一致しない場合における位相差に対するデフォーカス量の比率と変換係数との比である不一致補正係数により変換係数が補正されるという作用をもたらす。
【発明の効果】
【００１６】
本技術によれば、撮像装置が、正確に焦点を検出することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施の形態における撮像装置の一構成例を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態における受光感度分布情報の一例を示す図である。
【図３】第１の実施の形態におけるレンズ口径情報の一例を示す図である。
【図４】第１の実施の形態における不一致補正係数生成部の一構成例を示すブロック図である。
【図５】第１の実施の形態における焦点検出前処理部の一構成例を示すブロック図である。
【図６】第１の実施の形態における口径情報テーブルの一例を示す図である。
【図７】第１の実施の形態における不一致補正係数テーブルの一例を示す図である。
【図８】第１の実施の形態における焦点検出部の一構成例を示すブロック図である。
【図９】第１の実施の形態における撮像装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】第１の実施の形態における不一致補正係数生成処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１】第１の実施の形態における焦点検出前処理の一例を示すフローチャートである。
【図１２】第１の実施の形態における焦点検出処理の一例を示すフローチャートである。
【図１３】第１の実施の形態における撮像処理の一例を示すフローチャートである。
【図１４】第１の実施の形態における位相差画素の一例を示す側面図である。
【図１５】第１の実施の形態における位相差画素の受光感度分布の一例を示す図である。
【図１６】第１の実施の形態における撮像レンズの瞳の一例を示す図である。
【図１７】第１の実施の形態における受光感度分布とＦ値が小さい場合の瞳とを示す図である。
【図１８】第１の実施の形態におけるＦ値が小さい場合の位相差画素の受光量分布の一例を示す図である。
【図１９】第１の実施の形態におけるＦ値が小さい場合に位相差を求める方法を説明するための図である。
【図２０】第１の実施の形態におけるＦ値が小さい場合の基準位相差と重心間隔との関係の一例を示す図である。
【図２１】第１の実施の形態における受光感度分布とＦ値が大きい場合の瞳とを示す図である。
【図２２】第１の実施の形態におけるＦ値が大きい場合の位相差画素の受光量分布の一例を示す図である。
【図２３】第１の実施の形態におけるＦ値が大きい場合に位相差を求める方法を説明するための図である。
【図２４】第１の実施の形態におけるＦ値が大きい場合の基準位相差と重心間隔との関係の一例を示す図である。
【図２５】第１の実施の形態における位相差とデフォーカス量との関係の一例を示す図である。
【図２６】第１の実施の形態の変形例における撮像装置の一構成例を示すブロック図である。
【図２７】第１の実施の形態の変形例における撮像装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図２８】第２の実施の形態における口径情報テーブルの一例を示す図である。
【図２９】第２の実施の形態における不一致補正係数テーブルの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（不一致の度合いに応じて変換係数を補正する例）
２．第２の実施の形態（光学パラメータから求めた不一致の度合いに応じて変換係数を補正する例）
【００１９】
＜１．第１の実施の形態＞
［撮像装置の構成例］
図１は、第１の実施の形態における撮像装置１００の一構成例を示すブロック図である。この撮像装置１００は、操作部１１０、不一致補正係数生成部１２０、撮像制御部１３０、焦点検出前処理部１４０、焦点検出部１６０、合焦部１８０、撮像部１９０および交換レンズユニット２００を備える。
【００２０】
交換レンズユニット２００は、装着された撮像レンズに関する情報を取得するものである。この交換レンズユニット２００は、撮像レンズが装着されると、その撮像レンズを識別するためのレンズ識別情報を取得して焦点検出前処理部１４０に信号線２０８を介して供給する。また、交換レンズユニット２００は、装着された撮像レンズの開放Ｆ値を取得して、撮像制御部１３０に信号線２０９を介して供給する。開放Ｆ値は、撮像レンズの絞りを全開にしたときのＦ値である。Ｆ値は、撮像レンズの有効口径と焦点距離との比率である。
【００２１】
操作部１１０は、スイッチやボタンを備え、それらに対するユーザの操作に従って操作信号を生成するものである。ボタンは、例えば、二段式のシャッターボタンを含む。シャッターボタンの半押しの操作により合焦の開始が指示され、全押しの操作により撮像が指示される。操作部１１０は、生成した操作信号を撮像制御部１３０に信号線１１９を介して供給する。なお、合焦の開始が、シャッターボタンの半押し以外の操作により指示される構成であってもよい。
【００２２】
不一致補正係数生成部１２０は、不一致補正係数を生成するものである。ここで、不一致補正係数は、一対の受光素子群の各々の受光量分布の形状の不一致の度合いに応じて変換係数を補正するための係数である。受光素子群は、撮像素子上において光軸方向に垂直な方向に配列された素子であり、位相差を検出するために用いられる。また、変換係数は、受光量分布の各々の形状が略一致している場合における、位相差に対するデフォーカス量の比率である。位相差は、一対の受光素子群の各々の受光量分布のズレ量である。デフォーカス量は光軸方向における焦点のズレ量である。
【００２３】
以下、一対の受光素子群の一方に属する受光素子を含む画素を「Ａ画素」と称し、他方に属する受光素子を含む画素を「Ｂ画素」と称する。不一致補正係数生成部１２０は、受光感度分布情報Ｌと、レンズ口径情報Ｄ_１乃至Ｄ_ｎ（ｎは、整数）とから、不一致補正係数Ｋ_１乃至Ｋ_ｎを生成する。不一致補正係数生成部１２０は、生成した不一致補正係数Ｋ_１乃至Ｋ_ｎを焦点検出前処理部１４０に信号線１２９を介して供給する。これらの不一致補正係数Ｋ_１乃至Ｋ_ｎは、例えば、撮像装置１００の工場出荷時や修理時などに生成される。
【００２４】
ここで、受光感度分布情報Ｌは、Ａ画素群およびＢ画素群の各々の受光感度の分布を示す情報である。また、レンズ口径情報Ｄ_１乃至Ｄ_ｎは、撮像レンズにおける瞳の形状および位置を示す情報である。瞳の形状や位置は、デフォーカス量、撮像レンズの種類、および、Ｆ値などにより異なる。絞り全開時の瞳の直径は、撮像レンズの物理的な直径に応じた値となり、Ｆ値の変更により絞りを絞るほど、瞳の直径は小さくなる。また、デフォーカス量を変更すると、瞳が欠ける度合いや、瞳の位置が変わる。このため、あるデフォーカス量において、撮像レンズおよびＦ値の組合せごとに、レンズ口径情報が用意されて撮像装置１００に入力される。例えば、デフォーカス量が所定値（以下、「基準デフォーカス量」と称する。）となるｎ通りの撮像レンズおよびＦ値のｎ個の組合せについて、ｎ個のレンズ口径情報が撮像装置１００に入力される。基準デフォーカス量は、例えば、「１−ｓ」の値に設定される。ここで、ｓは、Ａ画素群とＢ画素群との間の距離をデフォーカス方向の距離に変換したものである。
【００２５】
なお、不一致補正係数生成部１２０は、撮像レンズおよびＦ値の組合せごとに不一致補正係数を生成しているが、撮像レンズが交換されない撮像装置においては、撮像レンズごとに不一致補正係数を生成する必要はない。この場合は、不一致補正係数生成部１２０は、Ｆ値ごとに不一致補正係数を生成する。
【００２６】
撮像制御部１３０は、撮像装置１００全体を制御するものである。この撮像制御部１３０は、交換レンズユニット２００から開放Ｆ値を受け取ると、その開放Ｆ値を現在のＦ値として保持し、必要に応じてＦ値を変更する。例えば、撮像制御部１３０は、操作部１１０からの操作信号に従ってＦ値を変更する。また、撮像制御部１３０は、撮像モードや測光センサからの測光量に基づいてＦ値を変更する。撮像制御部１３０は、現在のＦ値を焦点検出前処理部１４０に信号線１３７を介して供給する。
【００２７】
また、撮像制御部１３０は、合焦を開始すべきタイミングにおいて、合焦の開始を指示する合焦指示信号を生成して焦点検出部１６０に信号線１３８を介して供給する。合焦を開始すべきタイミングは、セルフタイマーのタイマ値が設定値になったときや、シャッターボタンが半押しされたときなどである。
【００２８】
また、撮像制御部１３０は、画像を撮像すべきタイミングにおいて、撮像の開始を指示する撮像指示信号を生成して撮像部１９０に信号線１３９を介して供給する。撮像を開始すべきタイミングは、セルフタイマーのタイマ値が設定値になったときや、シャッターボタンが全押しされたときなどである。
【００２９】
焦点検出前処理部１４０は、焦点検出の前において、複数の不一致補正係数のうち、装着された撮像レンズと、設定されたＦ値との組合せに対応する不一致補正係数を取得するものである。この焦点検出前処理部１４０は、不一致補正係数生成部１２０から不一致補正係数Ｋ_１乃至Ｋ_ｎを受け取り、記憶しておく。そして、交換レンズユニット２００からレンズ識別情報を受け取り、撮像制御部１３０からＦ値を受け取ると、それらの組合せに対応する不一致補正係数Ｋ_ｋを不一致補正係数Ｋ_１乃至Ｋ_ｎの中から取得する。ここで、「ｋ」は、１乃至ｎの整数である。焦点検出前処理部１４０は、取得した不一致補正係数Ｋ_ｋを焦点検出部１６０に信号線１５９を介して供給する。
【００３０】
また、焦点検出前処理部１４０は、出力レベル比率Ｒおよび重心間隔Ｇ_ｋを生成する。ここで、出力レベル比率Ｒは、Ａ画素群およびＢ画素群の一方の出力レベルに対する他方の出力レベルの比率である。この出力レベル比率Ｒは、Ａ画素およびＢ画素のうちの一方を基準として他方の出力レベルを補正するために用いられる。また、重心間隔Ｇ_ｋは、一対の受光量分布の各々の重心の間隔である。この重心間隔Ｇ_ｋの逆数が、変換係数として用いられる。焦点検出前処理部１４０は、生成した出力レベル比率Ｒおよび重心間隔Ｇ_ｋを焦点検出部１６０に信号線１５７および１５８を介して供給する。
【００３１】
焦点検出部１６０は、不一致補正係数Ｋ_ｋにより変換係数を補正して、補正後の変換係数と位相差とから焦点を検出するものである。この焦点検出部１６０は、撮像制御部１３０から合焦指示信号を受け取ったときに、焦点の検出を開始する。焦点の検出において、焦点検出部１６０は、Ａ画素およびＢ画素の一方の出力レベルを出力レベル比率Ｒにより補正する。そして、焦点検出部１６０は、重心間隔Ｇ_ｋから変換係数を生成し、その変換係数を不一致補正係数Ｋ_ｋにより補正する。焦点検出部１６０は、その補正後の変換係数により位相差をデフォーカス量Ｄｆに変換する。焦点検出部１６０は、そのデフォーカス量Ｄｆを合焦部１８０に信号線１７９を介して供給する。なお、焦点検出部１６０は、特許請求の範囲に記載の焦点検出装置の一例である。
【００３２】
合焦部１８０は、被写体に焦点を合わせるための合焦処理を実行するものである。この合焦部１８０は、撮像制御部１３０からデフォーカス量Ｄｆを受け取ると、そのデフォーカス量Ｄｆに応じた距離だけ、撮像レンズ内のフォーカシングレンズの位置を変更する合焦処理を行う。合焦部１８０は、合焦処理が終了すると、合焦が終了したことを通知する合焦終了通知を生成して、撮像部１９０に信号線１８９を介して供給する。
【００３３】
撮像部１９０は、撮像制御部１３０の制御に従って画像を撮像するものである。この撮像部１９０は、合焦部１８０から合焦終了通知を受け取り、撮像制御部１３０から撮像指示信号を受け取ると、画像の撮像を行う。
【００３４】
図２は、第１の実施の形態における受光感度分布情報Ｌの一例を示す図である。図２における縦軸は、位相差画素に入射される光のｘ軸方向の入射角θｘである。横軸は、位相差画素に入射される光のｙ軸方向の入射角θｙである。入射角θｘおよびθｙの単位は、例えば、「度」である。また、図２における数値は、位相差画素の受光感度の値を示す。受光感度の単位は、例えば、ミリアンペア／ワット（ｍＡ／Ｗ）である。ここで、ｘ軸は、位相差画素が配置された像面に平行な軸である。また、ｙ軸は、位相差画素が配置された像面に平行であり、ｘ軸に垂直な軸である。受光感度分布情報Ｌは、位相差画素のそれぞれについて、入射角θｘおよびθｙの組合せごとに、受光感度を示す情報を含む。例えば、入射角θｘおよびθｙがいずれも「０」である光に対する受光感度は、「１０」である。そして、受光感度の分布は、位相差を検出する方向に沿った軸（例えば、θｘ軸）を境に対称であり、その軸に垂直な軸（例えば、θｙ軸）を境に非対称である。
【００３５】
図３は、第１の実施の形態におけるレンズ口径情報Ｄ_ｋの一例を示す図である。図３における縦軸および横軸の入射角θｘおよびθｙは、図２における入射角と同様のものである。また、図３における数値は、入射角θｘおよびθｙの光がレンズの瞳内の光であるか否かを示す。例えば、「１」の数値は瞳内の光であることを示し、「０」の数値は瞳外の光であり、その入射角の光はレンズ枠等に遮光されて位相差画素に入射されないことを示す。レンズ口径情報Ｄ_ｋは、位相差画素のそれぞれについて、入射角θｘおよびθｙの組合せごとに、瞳内の光であるか否かを示す情報を含む。
【００３６】
［不一致補正係数生成部の構成例］
図４は、第１の実施の形態における不一致補正係数生成部１２０の一構成例を示すブロック図である。この不一致補正係数生成部１２０は、受光量分布算出部１２１、重心間隔算出部１２２、基準位相差算出部１２３、および、不一致補正係数算出部１２４を備える。
【００３７】
受光量分布算出部１２１は、受光感度分布情報Ｌと、レンズ口径情報Ｄ_１乃至Ｄ_ｎとから、受光量分布Ｚ_１乃至Ｚ_ｎを算出するものである。受光量分布算出部１２１は、例えば、次の式１および式２を使用して、各々がＺＡおよびＺＢを含む受光量分布Ｚ_１乃至Ｚ_ｎを算出する。受光量分布算出部１２１は、算出した受光量分布Ｚ_１乃至Ｚ_ｎを重心間隔算出部１２２および基準位相差算出部１２３に供給する。
【数１】
2014056002.tif 000003
【数２】
2014056002.tif 000004
【００３８】
ここで、式１におけるＬＡ（θｘ，θｙ）は、入射角θｘおよびθｙの光に対するＡ画素の受光感度である。また、Ｄ（θｘ，θｙ）は、入射角θｘおよびθｙの光が瞳内の光であるか否かを示す情報である。ＺＡ（θｘ）は、入射角θｘの光の受光量に応じたＡ画素の出力レベルである。式２におけるＬＢ（θｘ，θｙ）は、入射角θｘおよびθｙの光に対するＢ画素の受光感度であり、ＺＢ（θｘ）は、入射角θｘの光の受光量に応じたＢ画素の出力レベルである。
【００３９】
重心間隔算出部１２２は、受光量分布Ｚ_１乃至Ｚ_ｎの各々においてＡ画素の受光量部分布の重心とＢ画素の受光量分布の重心との間隔を算出するものである。重心間隔算出部１２２は、例えば、次の式３乃至式５を使用して重心間隔Ｇ_１乃至Ｇ_ｎを算出する。重心間隔算出部１２２は、算出した重心間隔Ｇ_１乃至Ｇ_ｎを不一致補正係数算出部１２４に供給する。
【数３】
2014056002.tif 000005
【数４】
2014056002.tif 000006
【数５】
2014056002.tif 000007
【００４０】
基準位相差算出部１２３は、受光量分布Ｚ_１乃至Ｚ_ｎから、基準位相差Ｓ0_１乃至Ｓ0_ｎを算出するものである。基準位相差Ｓ0_１乃至Ｓ0_ｎは、基準デフォーカス量が得られる場合の位相差であり、受光量分布Ｚ_１乃至Ｚ_ｎから求められる。
【００４１】
基準位相差の算出において、基準位相差算出部１２３は相関演算を実行する。相関演算は、例えば、次の式６により表わされる。
【数６】
2014056002.tif 000008
式６において、θｓは、Ｂ画素の受光量分布のシフト量であり、Ｃ（θｓ）は、シフト量がθｓである場合の相関演算結果である。ここで、相関演算結果は、Ａ画素の受光量分布ＺＡの形状と、Ｂ画素の受光量分布ＺＢの形状との相関度に応じた値である。相関演算結果Ｃ（θｓ）の値が小さいほど、相関度が高いことを示す。基準位相差算出部１２３は、複数のシフト量θｓについて、相関演算を実行し、最も高い相関度が得られたシフト量θｓを位相角差θｍ０に決定する。そして、基準位相差算出部１２３は、ｔａｎθｍ０を基準位相差Ｓ0として求める。基準位相差算出部１２３は、受光量分布Ｚ_１乃至Ｚ_ｎから生成した基準位相差Ｓ0_１乃至Ｓ0_ｎを不一致補正係数算出部１２４に供給する。
【００４２】
不一致補正係数算出部１２４は、重心間隔Ｇ_１乃至Ｇ_ｎおよび基準位相差Ｓ0_１乃至Ｓ0_ｎから不一致補正係数Ｋ_１乃至Ｋ_ｎを算出するものである。不一致補正係数算出部１２４は、例えば、次の式７により不一致補正係数Ｋ_１乃至Ｋ_ｎを算出する。不一致補正係数算出部１２４は、算出した不一致補正係数Ｋ_１乃至Ｋ_ｎを焦点検出前処理部１４０に供給する。
【数７】
2014056002.tif 000009
【００４３】
ここで、一対の受光量分布の各々の形状が略一致するという理想的な場合における基準デフォーカス量に対応する基準位相差をＳｉとすると、前述したように、そのＳｉは、重心間隔Ｇに等しくなる。このため、この重心間隔Ｇ（すなわち、基準位相差Ｓｉ）と基準位相差Ｓ0との比は、変換係数と理想的でない場合の位相差に対するデフォーカス量の比率との比となる。したがって、この比により変換係数を補正することにより、正確なデフォーカス量が求められる。
【００４４】
［焦点検出前処理部の構成例］
図５は、第１の実施の形態における焦点検出前処理部１４０の一構成例を示すブロック図である。この焦点検出前処理部１４０は、受光感度分布情報記憶部１４１、口径情報テーブル１４２、不一致補正係数テーブル１４３、不一致補正係数取得部１４５、口径情報取得部１４４、出力レベル比率取得部１４６、および、重心間隔算出部１４７を備える。
【００４５】
受光感度分布情報記憶部１４１は、受光感度分布情報Ｌを記憶するものである。口径情報テーブル１４２は、撮像レンズおよびＦ値の組合せごとに、レンズ口径情報を記憶するテーブルである。不一致補正係数テーブル１４３は、撮像レンズおよびＦ値の組合せごとに、不一致補正係数を記憶するテーブルである。
【００４６】
口径情報取得部１４４は、交換レンズユニット２００から受け取ったレンズ識別情報と、撮像制御部１３０から受け取ったＦ値との組合せに対応するレンズ口径情報Ｄ_ｋを口径情報テーブル１４２から取得するものである。口径情報取得部１４４は、取得したレンズ口径情報Ｄ_ｋを出力レベル比率取得部１４６に供給する。
【００４７】
不一致補正係数取得部１４５は、交換レンズユニット２００からのレンズ識別情報と、撮像制御部１３０からのＦ値との組合せに対応する不一致補正係数Ｋ_ｋを不一致補正係数テーブル１４３から取得するものである。不一致補正係数取得部１４５は、取得した不一致補正係数Ｋ_ｋを焦点検出部１６０に供給する。
【００４８】
出力レベル比率取得部１４６は、Ａ画素群の出力レベルと、Ｂ画素群の出力レベルとの比率である出力レベル比率Ｒを求めるものである。製造時のばらつきや経年劣化などによりＡ画素群およびＢ画素群の出力レベルが略一致しなくなることがあるが、その場合には位相差が正確に検出されなくなってしまう。そこで、出力レベル比率Ｒにより、Ａ画素群およびＢ画素群のうちの一方（例えば、Ａ画素群）の出力レベルを基準値として、その基準値に等しくなるように他方を補正することにより、撮像装置１００は位相差を正確に検出することができる。出力レベル比率取得部１４６は、例えば、次の式８乃至１０を使用して、出力レベル比率Ｒを算出する。出力レベル比率取得部１４６は、算出した出力レベル比率Ｒを焦点検出部１６０に供給する。また、出力レベル比率取得部１４６は、式８および式９において求めたレンズ口径情報および受光感度分布の合計値から受光量分布Ｚ_ｋを求めて重心間隔算出部１４７に供給する。
【数８】
2014056002.tif 000010
【数９】
2014056002.tif 000011
【数１０】
2014056002.tif 000012
【００４９】
式８においてＯＡは、Ａ画素群の各々の出力レベルの合計値である。式９においてＯＢは、Ｂ画素群の各々の出力レベルの合計値である。なお、出力レベル比率Ｒは、それぞれの画素群の出力レベルの統計量の比率であればよく、合計値の比率には限定されない。例えば、出力レベル比率Ｒは、Ａ、Ｂ画素群の出力レベルの平均値の比率であってもよい。
【００５０】
重心間隔算出部１４７は、受光量分布Ｚ_ｋから重心間隔Ｇ_ｋを算出するものである。重心間隔算出部１４７は、例えば、式３乃至式５を使用して重心間隔Ｇ_ｋを算出して、焦点検出部１６０に供給する。
【００５１】
なお、不一致補正係数生成部１２０における重心間隔算出部１２２が算出した重心間隔を、焦点検出前処理部１４０における重心間隔算出部１４７が再度算出しているが、これは、重心間隔を保持するメモリ容量を削減するためである。重心間隔算出部１２２が算出した重心間隔を撮像レンズごとに記憶する重心間隔テーブルをさらに備え、焦点検出前処理部１４０が、装着された撮像レンズに対応する重心間隔を重心間隔テーブルから読み出す構成としてもよい。
【００５２】
［口径情報テーブルの構成例］
図６は、第１の実施の形態における口径情報テーブル１４２の一例を示す図である。口径情報テーブル１４２には、レンズ識別情報とＦ値との組合せごとに、レンズ口径情報Ｄ_ｋが記載される。例えば、レンズ識別情報「Ａ」およびＦ値「１」の組合せに対応付けてレンズ口径情報「Ｄ_１」が記載される。また、レンズ識別情報「Ａ」およびＦ値「１．４」の組合せに対応付けてレンズ口径情報「Ｄ_２」が記載される。
【００５３】
［不一致補正係数テーブルの構成例］
図７は、第１の実施の形態における不一致補正係数テーブル１４３の一例を示す図である。不一致補正係数テーブル１４３には、レンズ識別情報とＦ値との組合せごとに、不一致補正係数Ｋ_ｋが記載される。例えば、レンズ識別情報「Ａ」およびＦ値「１」の組合せに対応付けて不一致補正係数「Ｋ_１」が記載される。また、レンズ識別情報「Ａ」およびＦ値「１．４」の組合せに対応付けて不一致補正係数「Ｋ_２」が記載される。ただし、それぞれの撮像レンズにおいてＦ値が十分に小さい場合には、補正の必要がないため、不一致補正係数の値として「１」が記載される。
【００５４】
［焦点検出部の構成例］
図８は、第１の実施の形態における焦点検出部１６０の一構成例を示すブロック図である。この焦点検出部１６０は、出力レベル比率記憶部１６１、重心間隔記憶部１６２、不一致補正係数記憶部１６３、位相差画素１６４、出力レベル補正部１６５および位相差取得部１６６を備える。また、焦点検出部１６０は、変換係数生成部１６７、変換係数補正部１６８およびデフォーカス量生成部１６９を備える。
【００５５】
出力レベル比率記憶部１６１は、焦点検出前処理部１４０から受け取った出力レベル比率Ｒを記憶するものである。重心間隔記憶部１６２は、焦点検出前処理部１４０から受け取った重心間隔Ｇ_ｋを記憶するものである。不一致補正係数記憶部１６３は、焦点検出前処理部１４０から受け取った不一致補正係数Ｋ_ｋを記憶するものである。
【００５６】
位相差画素１６４は、Ａ画素群およびＢ画素群からなる、位相差を検出するための画素である。位相差画素１６４は、Ａ画素群およびＢ画素群の各々の受光量に応じた出力レベルを出力レベル補正部１６５に供給する。なお、撮像装置１００は、撮像素子上に設けた位相差画素１６４から、位相差を検出する構成としているが、撮像素子の外部に設けた専用ＡＦモジュールから位相差を検出する構成としてもよい。また、撮像装置１００は、位相差画素１６４と専用ＡＦモジュールとの両方を備え、これらを使用して位相差を検出する構成としてもよい。
【００５７】
出力レベル補正部１６５は、出力レベル比率Ｒを使用して、Ａ画素およびＢ画素のうちの一方（例えば、Ｂ画素）の出力レベルを補正するものである。具体的には、出力レベル補正部１６５は、Ｂ画素の出力レベルに出力レベル比率Ｒを乗算することにより、補正を行う。出力レベル補正部１６５は、補正後のＡ、Ｂ画素の出力レベルに応じた受光量分布Ｚ_ｋを位相差取得部１６６に供給する。
【００５８】
位相差取得部１６６は、Ａ画素群およびＢ画素群の受光量分布から位相差を求めるものである。この位相差取得部１６６は、式６を使用して相関度が最も高くなるシフト量から位相差Ｓを求める。位相差取得部１６６は、求めた位相差Ｓをデフォーカス量生成部１６９に供給する。
【００５９】
変換係数生成部１６７は、重心間隔Ｇ_ｋから変換係数ｔを生成するものである。この変換係数生成部１６７は、例えば、重心間隔Ｇ_ｋの逆数を変換係数ｔとして算出して変換係数補正部１６８に供給する。
【００６０】
変換係数補正部１６８は、不一致補正係数Ｋ_ｋを使用して変換係数ｔを補正するものである。この変換係数補正部１６８は、例えば、変換係数ｔに不一致補正係数Ｋ_ｋを乗算した値を補正後の変換係数ｔ'として算出し、その変換係数ｔ'をデフォーカス量生成部１６９に供給する。
【００６１】
デフォーカス量生成部１６９は、位相差Ｓと変換係数ｔ'とからデフォーカス量Ｄｆを生成するものである。このデフォーカス量生成部１６９は、位相差Ｓと変換係数ｔ'とから、次の式１１および式１２を使用してデフォーカス量Ｄｆを算出し、そのデフォーカス量Ｄｆを合焦部１８０に供給する。
【数１１】
2014056002.tif 000013
【数１２】
2014056002.tif 000014
式１２において、ｓは、Ａ画素群とＢ画素群との間の距離をデフォーカス方向の距離に変換したものである。
【００６２】
なお、焦点検出部１６０は、位相差画素の出力レベルを補正する構成としているが、出力レベルの不一致の度合いが十分に小さいと思われる場合には、出力レベルの補正は不要である。この場合には、焦点検出部１６０は、出力レベル比率記憶部１６１および出力レベル補正部１６５を備えず、位相差画素の出力レベルが位相差取得部１６６に供給される。
【００６３】
［撮像装置の動作例］
図９は、撮像装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。この動作は、例えば、受光感度分布情報Ｌおよびレンズ口径情報Ｄ_１乃至Ｄ_ｎが撮像装置１００に入力されたときに開始する。
【００６４】
撮像装置１００は、不一致補正係数Ｋ_１乃至Ｋ_ｎを生成するための不一致補正係数生成処理を実行する（ステップＳ９１０）。そして、撮像装置１００は、現在のＦ値と、装着されている撮像レンズのレンズ識別情報とを取得する（ステップＳ９２０）。Ｆ値および撮像レンズ識別情報の取得の後、撮像装置１００は、出力レベル比率Ｒ、重心間隔Ｇ_ｋおよび不一致補正係数Ｋ_ｋを求めるための焦点検出前処理を実行する（ステップＳ９３０）。
【００６５】
撮像装置１００は、Ｆ値の変更または撮像レンズの交換が行われたか否かを判断する（ステップＳ９４０）。Ｆ値の変更または撮像レンズの交換が行われた場合には（ステップＳ９４０：Ｙｅｓ）、撮像装置１００は、ステップＳ９２０に戻る。
【００６６】
一方、Ｆ値の変更または撮像レンズの交換が行われていない場合には（ステップＳ９４０：Ｎｏ）、撮像装置１００は、シャッターボタンが半押しされているか否かを判断する（ステップＳ９５０）。シャッターボタンが半押しされている場合には（ステップＳ９５０：Ｙｅｓ）、撮像装置１００は、デフォーカス量を生成するための焦点検出処理を実行する（ステップＳ９６０）。そして、撮像装置１００は、デフォーカス量に応じてフォーカシングレンズの位置を制御するための合焦処理を実行する（ステップＳ９７０）。さらに、撮像装置１００は、画像を撮像するための撮像処理（ステップＳ９８０）を実行する。
【００６７】
シャッターボタンが半押しされていない場合（ステップＳ９５０：Ｎｏ）またはステップＳ９８０の後、撮像装置１００は、ステップＳ９４０に戻る。
【００６８】
図１０は、第１の実施の形態における不一致補正係数生成処理の一例を示すフローチャートである。撮像装置１００における不一致補正係数生成部１２０は、受光感度分布情報Ｌと、レンズ口径情報Ｄ_１乃至Ｄ_ｎとから、撮像レンズおよびＦ値の組合せごとに受光量分布を算出する（ステップＳ９１１）。
【００６９】
不一致補正係数生成部１２０は、受光量分布Ｚ_１乃至Ｚ_ｎから、撮像レンズおよびＦ値の組合せごとに重心間隔を算出する（ステップＳ９１２）。また、不一致補正係数生成部１２０は、受光量分布Ｚ_１乃至Ｚ_ｎから、撮像レンズおよびＦ値の組合せごとに基準位相差を算出する（ステップＳ９１３）。不一致補正係数生成部１２０は、重心間隔Ｇ_１乃至Ｇ_ｎと基準位相差Ｓ0_１乃至Ｓ0_ｎとから、撮像レンズおよびＦ値の組合せごとに不一致補正係数を算出する（ステップＳ９１４）。ステップＳ９１４の後、不一致補正係数生成部１２０は、不一致補正係数生成処理を終了する。
【００７０】
図１１は、第１の実施の形態における焦点検出前処理の一例を示すフローチャートである。撮像装置１００における焦点検出前処理部１４０は、受光感度分布情報Ｌを受光感度分布情報記憶部１４１から取得する（ステップＳ９３１）。
【００７１】
焦点検出前処理部１４０は、撮像レンズおよびＦ値の組合せに対応するレンズ口径情報Ｄ_ｋを口径情報テーブル１４２から取得する（ステップＳ９３２）。また、焦点検出前処理部１４０は、撮像レンズおよびＦ値の組合せに対応する不一致補正係数Ｋ_ｋを不一致補正係数テーブル１４３から取得する（ステップＳ９３３）。
【００７２】
焦点検出前処理部１４０は、受光感度分布情報Ｌとレンズ口径情報Ｄ_ｋとから出力レベル比率Ｒを算出する（ステップＳ９３４）。また、焦点検出前処理部１４０は、受光量分布Ｚ_ｋから重心間隔Ｇ_ｋを算出する（ステップＳ９３５）。ステップＳ９３５の後、焦点検出前処理部１４０は、焦点検出前処理を終了する。
【００７３】
図１２は、第１の実施の形態における焦点検出処理の一例を示すフローチャートである。撮像装置１００における焦点検出部１６０は、出力レベル比率Ｒを出力レベル比率記憶部１６１から取得する（ステップＳ９６１）。焦点検出部１６０は、取得した出力レベル比率Ｒにより位相差画素の出力レベルを補正する（ステップＳ９６２）。焦点検出部１６０は、補正した出力レベルから、位相差Ｓを取得する（ステップＳ９６３）。
【００７４】
また、焦点検出部１６０は、重心間隔記憶部１６２から重心間隔Ｇ_ｋを読出し、その逆数である変換係数ｔを取得する（ステップＳ９６４）。さらに、焦点検出部１６０は、不一致補正係数記憶部１６３から不一致補正係数Ｋ_ｋを取得する（ステップＳ９６５）。焦点検出部１６０は、不一致補正係数Ｋ_ｋを乗算することにより、変換係数ｔを補正する（ステップＳ９６６）。焦点検出部１６０は、補正後の変換係数ｔ'により、位相差Ｓをデフォーカス量Ｄｆに変換する（ステップＳ９６７）。ステップＳ９６７の後、焦点検出部１６０は焦点検出処理を終了する。
【００７５】
図１３は、第１の実施の形態における撮像処理の一例を示すフローチャートである。撮像装置１００における撮像部１９０は、シャッターボタンの全押し操作の受付を開始する（ステップＳ９８１）。撮像部１９０は、シャッターボタンが全押しされたか否かを判断する（ステップＳ９８２）。シャッターボタンが全押しされたのであれば（ステップＳ９８２：Ｙｅｓ）、撮像部１９０は、画像を撮像する（ステップＳ９８３）。シャッターボタンが全押しされていない場合（ステップＳ９８２：Ｎｏ）、または、ステップＳ９８３の後、撮像部１９０は、撮像処理を終了する。
【００７６】
図１４は、第１の実施の形態における位相差画素１６４の一例を示す側面図である。図１４におけるａは、位相差画素１６４のうちのＡ画素の側面図であり、ｂはＢ画素の側面図である。図１４における矢印は、光が入射する方向を示す。Ａ画素およびＢ画素のそれぞれは、マイクロレンズ３０１およびフォトダイオード３０３を備える。また、Ａ画素はメタル３０２を備え、Ｂ画素はメタル３０４を備える。
【００７７】
マイクロレンズ３０１は、撮像レンズからの光をフォトダイオード３０３に集光するレンズである。フォトダイオード３０３は、受光した光を、その受光量に応じたレベルの電気信号に変換する素子である。メタル３０２および３０４は、一部に開口部を備える部材である。Ａ画素におけるメタル３０２の開口部の中心は、マイクロレンズ３０１の中心に対して、ある方向（例えば、＋ｘ方向）に偏心している。一方、Ｂ画素におけるメタル３０４の開口部の中心は、マイクロレンズ３０１の中心に対して、Ａ画素と逆方向（例えば、−ｘ方向）に偏心している。
【００７８】
メタル３０２および３０４の開口部により撮像レンズにおける瞳が分割されてＡ画素およびＢ画素に対称的な角度で光が入射される。この結果、Ａ画素群の受光量分布と、Ｂ画素群の受光量分布とは互いに位置がずれる。これらの受光量分布のズレ量は、光軸方向における焦点のズレ量に応じた値となる。このため、受光量分布のズレ量を位相差として検出することにより、光軸方向における焦点のズレ量が求められる。
【００７９】
図１５は、第１の実施の形態における位相差画素の受光感度分布の一例を示す図である。図１５における縦軸はｙ軸方向の入射角θｙであり、横軸はｘ軸方向の入射角θｘである。色分けされた楕円状の領域の色は、その色が濃いほど、受光感度が高いことを示している。図１５におけるａはＢ画素の受光感度分布４０２の一例であり、ｂはＡ画素の受光感度分布４０１の一例である。Ｂ画素の受光感度分布４０２の中心は、原点からある方向（例えば、＋θｘ方向）に偏った位置に設けられ、Ａ画素の受光感度分布４０１の中心は、Ｂ画素と逆方向（例えば、−θｘ方向）に偏った位置に設けられる。これは、図１４に例示したように、Ａ画素およびＢ画素の開口部の位置が異なり、受光する光の入射角が異なるためである。
【００８０】
図１６は、第１の実施の形態における撮像レンズの瞳の一例を示す図である。図１６における縦軸はｙ軸方向の入射角θｙであり、横軸はｘ軸方向の入射角θｘである。図１６におけるａは、光軸に近い位置の位相差画素から見た撮像レンズの瞳の形状の一例である。図１６におけるｂは、光軸から遠い位置の位相差画素から見た撮像レンズの瞳の形状である。位相差画素が光軸に近いほど、瞳は真円に近くなる。一方、光軸から遠いほど、レンズ枠により瞳の一部が欠ける現象、いわゆるケラレが生じて瞳が楕円形状になる。
【００８１】
図１７は、第１の実施の形態における受光感度分布とＦ値が小さい場合の瞳とを示す図である。図１７における縦軸はｙ軸方向の入射角θｙであり、横軸はｘ軸方向の入射角θｘである。図１７におけるａは、Ａ画素の受光感度分布４０１と、Ｆ値が小さい場合の瞳５０１とを示す図である。図１７におけるｂは、Ｂ画素の受光感度分布４０２と、Ｆ値が小さい場合の瞳５０２とを示す図である。Ｆ値が小さいほど、言い換えれば絞りが開かれているほど、瞳の面積が大きくなる。このため、Ｆ値が十分に小さい理想的な条件においては、瞳と受光感度分布との重なる面積が十分に大きくなる。
【００８２】
図１８は、第１の実施の形態におけるＦ値が小さい場合の位相差画素の受光量分布の一例を示す図である。図１８における縦軸は、Ａ画素またはＢ画素の受光量に応じた出力レベルであり、横軸はｘ軸方向の入射角θｘである。図１８におけるａは、Ａ画素の受光量分布６０１の一例であり、ｂはＢ画素の受光量分布６１１の一例である。図１７に例示したように、Ｆ値が十分に小さい理想的な条件においては、瞳と受光感度分布とが重なる面積が十分に大きくなるため、Ａ画素およびＢ画素の出力レベルは設計値に近くなる。この結果、Ａ画素およびＢ画素のそれぞれの受光量分布の形状が略一致する。
【００８３】
図１９は、第１の実施の形態におけるＦ値が小さい場合に位相差を求める方法を説明するための図である。図１９における縦軸は、Ａ画素またはＢ画素の受光量に応じた出力レベルＺであり、横軸はｘ軸方向の入射角θｘである。図１９におけるａは、様々なシフト量でシフトした受光量分布の一例であり、実線がシフト前、点線がシフト後の受光量分布である。図１９におけるｂは相関演算結果Ｃとシフト量θｓとの関係の一例を示す図である。図１９におけるａに示すように、Ａ画素の受光量分布６０１を固定して、Ｂ画素の受光量分布６１１を＋θｘ方向にシフトさせていくと、ｂに示すように、あるシフト量θｍにおいてＡ画素およびＢ画素の受光量分布の相関度が最も高くなる。このθｍが位相角差として検出される。なお、撮像装置１００は、Ｂ画素の受光量分布を固定して、Ａ画素の受光量分布をシフトさせることにより、相関度が最も高いシフト量を求めてもよい。
【００８４】
図２０は、第１の実施の形態におけるＦ値が小さい場合の基準位相差と重心間隔との関係の一例を示す図である。Ｆ値が十分に小さい場合には、Ａ画素およびＢ画素のそれぞれの受光量分布の形状が略一致する。この場合において、基準デフォーカス量Ｄｆ0に対応する基準位相差Ｓｉの値と、重心間隔Ｇとが略一致する。
【００８５】
図２１は、第１の実施の形態における受光感度分布とＦ値が大きい場合の瞳とを示す図である。図２１における縦軸はｙ軸方向の入射角θｙであり、横軸はｘ軸方向の入射角θｘである。図２１におけるａは、Ａ画素の受光感度分布４０１と、Ｆ値が小さい場合の瞳５１１とを示す図である。図２１におけるｂは、Ｂ画素の受光感度分布４０２と、Ｆ値が小さい場合の瞳５１２とを示す図である。Ｆ値が大きいほど、言い換えれば絞りが絞られているほど、瞳の面積が小さくなる。このため、Ｆ値が比較的大きい場合においては、瞳と受光感度分布との重なる面積が比較的小さくなる。特に、Ａ画素またはＢ画素の位置が光軸から遠いほど、重なる面積が小さくなる。
【００８６】
図２２は、第１の実施の形態におけるＦ値が大きい場合の位相差画素の受光量分布の一例を示す図である。図２における縦軸は、Ａ画素またはＢ画素の受光量に応じた出力レベルＺであり、横軸はｘ軸方向の入射角θｘである。図２２におけるａは、Ａ画素の受光量分布６２１の一例であり、ｂはＢ画素の受光量分布６３１の一例である。図２２に例示したように、Ｆ値が比較的大きい場合にはＡ画素またはＢ画素の位置が光軸から遠いほど、瞳と受光感度分布との重なる面積が小さくなって、設計値よりも出力レベルが小さくなる。このため、Ａ画素およびＢ画素のそれぞれの受光量分布の形状は略一致しなくなる。
【００８７】
図２３は、第１の実施の形態におけるＦ値が大きい場合に位相差を求める方法を説明するための図である。図２３における縦軸は、Ａ画素またはＢ画素の受光量に応じた出力レベルＺであり、横軸はｘ軸方向の入射角θｘである。Ａ画素の受光量分布６２１を固定して、Ｂ画素の受光量分布６３１を＋θｘ方向にシフトさせていくと、あるシフト量θｍにおいてＡ画素およびＢ画素の受光量分布の相関度が最も高くなる。このθｍが位相角差として検出される。
【００８８】
図２４は、第１の実施の形態におけるＦ値が大きい場合の基準位相差と重心間隔との関係の一例を示す図である。Ｆ値が比較的小さい場合には、Ａ画素およびＢ画素のそれぞれの受光量分布の形状が略一致しない。このため、Ａ画素およびＢ画素の出力レベルは、設計値と異なる値となってしまう。この結果、基準デフォーカス量Ｄｆ0に対応する基準位相差Ｓ0の値は、重心間隔Ｇとは異なる値となる。
【００８９】
図２５は、第１の実施の形態における位相差Ｓとデフォーカス量Ｄｆ'との関係の一例を示す図である。図２５における縦軸はデフォーカス量Ｄｆ'であり、横軸は位相差Ｓである。実線７０１は、Ｆ値が十分に小さいためにＡ画素およびＢ画素のそれぞれの受光量分布の形状が略一致するという理想的な条件下における位相差Ｓとデフォーカス量Ｄｆ'との関係を示す直線である。この場合の位相差Ｓとデフォーカス量Ｄｆ'との比率、すなわち直線の傾きが、変換係数ｔに該当する。
【００９０】
これに対して一点鎖線７０２は、Ｆ値が比較的大きいためにＡ画素およびＢ画素のそれぞれの受光量分布の形状が略一致しない場合における位相差Ｓとデフォーカス量Ｄｆ'との関係を示す直線である。この場合においては、位相差Ｓとデフォーカス量Ｄｆ'との比率が、理想的な条件下を想定した変換係数ｔとは異なる値となってしまう。このため、変換係数ｔを補正しないまま使用して、位相差Ｓからデフォーカス量Ｄｆ'を求めると、正確な値が得られない。
【００９１】
実線７０１上において、前述したように、基準デフォーカス量Ｄｆ０'に対応する基準位相差Ｓｉは重心間隔Ｇに等しい。前述したように撮像レンズが同一であれば、Ｆ値に関らず重心間隔Ｇは一定の値である。したがって、Ｆ値が比較的大きい一点鎖線７０２においても、重心間隔Ｇは、実線７０１における重心間隔の値と同一である。この一点鎖線７０２上において基準デフォーカス量Ｄｆ０'に対応する基準位相差Ｓ0と、重心間隔Ｇ、すなわち基準位相差Ｓｉとの比率は、一点鎖線７０２の傾きと実線７０１の傾きの比率に等しくなる。このため、基準位相差Ｓ0と、重心間隔Ｇとの比率を補正係数Ｋとして、変換係数ｔを補正することにより、デフォーカス量Ｄｆ'が正確に求められる。
【００９２】
このように、第１の実施の形態によれば、撮像装置１００は、一対の受光量分布の各々の形状の不一致の度合いに応じて変換係数を補正することにより、デフォーカス量を正確に求めることができる。これにより、正確に合焦された画像が撮像される。
【００９３】
なお、撮像装置１００は、不一致補正係数を生成する構成としているが、撮像装置１００の外部で生成された不一致補正係数を、撮像装置１００が取得する構成としてもよい。この場合には、図２６に示すように、撮像装置１００は、不一致補正係数生成部１２０を備えず、予め生成された不一致補正係数が焦点検出前処理部１４０に入力される。
【００９４】
また、撮像装置１００は、焦点検出の開始が指示される前に、焦点検出前処理を実行する構成としているが、焦点検出の開始が指示されてから、焦点検出前処理を実行する構成としてもよい。この場合には、図２７に示すように、撮像装置１００は、シャッターボタンが半押しされてから（ステップＳ９５０：Ｙｅｓ）、Ｆ値およびレンズ識別情報を取得する（ステップＳ９２０）。そして、撮像装置１００は、焦点検出前処理（ステップＳ９３０）、焦点検出処理（ステップＳ９６０）、合焦処理（ステップＳ９７０）、および、撮像処理（ステップＳ９８０）を実行してステップＳ９５０に戻る。
【００９５】
＜２．第２の実施の形態＞
［口径情報テーブルの構成例］
図２８は、第２の実施の形態における口径情報テーブル１４２の一例を示す図である。この口径情報テーブル１４２は、例えば、レンズ識別情報、Ｆ値、焦点距離、ピント位置および像高の組合せごとにレンズ口径情報を記憶する。なお、撮像レンズが交換されない撮像装置においては、撮像レンズごとに不一致補正係数を記憶しておく必要はない。
【００９６】
第１の実施の携帯においては、撮像装置は、撮像レンズおよびＦ値の組合せごとに不一致補正係数を生成していた。しかし、位相差とデフォーカス量との比率は、光学系においてＦ値以外の光学パラメータによっても変動するため、Ｆ値以外のものを含む各種の光学パラメータと撮像レンズとの組合せ毎に、不一致補正係数を生成することが望ましい。第２の実施の形態の撮像装置１００は、撮像レンズと様々な光学パラメータの値との組合せごとに不一致補正係数を生成する点において、第１の実施の形態と異なる。
【００９７】
位相差とデフォーカス量との比率を変動させる光学パラメータとしては、Ｆ値のほか、焦点距離、奥行き方向においてピントの合う位置であるピント位置、および、像高などがある。像高は、撮像素子上に結像した像において、光軸を原点として、その光軸に垂直な方向に沿った像の高さである。
【００９８】
第２の実施の形態の撮像装置１００は、レンズ識別情報と各種の光学パラメータの組合せ毎のレンズ口径情報から、それらの組合せごとに不一致補正係数を生成して不一致補正係数テーブル１４３に格納する。
【００９９】
図２９は、第２の実施の形態における不一致補正係数テーブル１４３の一例を示す図である。この不一致補正係数テーブル１４３は、例えば、レンズ識別情報、Ｆ値、焦点距離、ピント位置および像高の組合せごとに不一致補正係数を記憶する。
【０１００】
第２の実施の形態の撮像装置１００は、装着された撮像レンズのレンズ識別情報と、設定された各種の光学パラメータの値との組合せに対応する不一致補正係数を不一致補正係数テーブル１４３から読み出し、その不一致補係数を使用して変換係数を補正する。
【０１０１】
このように、本技術の第２の実施の形態によれば、撮像装置１００は、撮像レンズと各種の光学パラメータとの組合せごとに不一致補正係数を生成して、それらの補正係数により変換係数を補正することができる。これにより、撮像装置１００は、撮像レンズおよびＦ値の組合せよりも正確な条件に基づいて焦点を検出することができる。
【０１０２】
なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
【０１０３】
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）光軸方向に垂直な所定の方向に沿って配列された一対の受光素子群の各々の受光量分布のズレ量を位相差として求める位相差取得部と、
前記受光量分布の各々の形状が一致する場合における前記位相差に対する前記光軸方向の焦点のズレ量の比率である変換係数を前記受光量分布の各々の形状の不一致の度合いに応じて補正する変換係数補正部と、
前記補正された変換係数と前記位相差とから前記焦点のズレ量をデフォーカス量として生成するデフォーカス量生成部と
を具備する焦点検出装置。
（２）前記変換係数補正部は、前記受光量分布の各々の形状が一致しない場合における前記位相差に対する前記デフォーカス量の比率と前記変換係数との比である不一致補正係数を使用して前記変換係数を補正する
前記（１）記載の焦点検出装置。
（３）レンズにおける瞳の形状および位置を示すレンズ口径情報と前記一対の受光素子群の各々の受光感度の分布を示す受光感度分布情報とに基づいて前記一対の受光量分布を求めて当該一対の受光量分布から前記不一致補正係数を生成する不一致補正係数生成部をさらに具備する
前記（２）記載の焦点検出装置。
（４）光学系における光学パラメータの値ごとに前記不一致補正係数を記憶する不一致補正係数テーブルをさらに具備し、
前記デフォーカス量生成部は、前記光学パラメータとして設定された値に対応する前記不一致補正係数を前記不一致補正係数テーブルから取得する
前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の焦点検出装置。
（５）前記光学パラメータは、絞り値を含む
前記（４）記載の焦点検出装置。
（６）焦点の検出が指示される前において前記光学パラメータとして設定された値に対応する前記不一致補正係数を前記不一致補正係数テーブルから取得して記憶する不一致補正係数記憶部をさらに具備し、
前記デフォーカス量生成部は、焦点の検出が指示されると、前記不一致補正係数を前記不一致補正係数記憶部から取得する
前記（４）または（５）記載の焦点検出装置。
（７）前記不一致補正係数テーブルは、光学系における光学パラメータの値と前記複数のレンズとの組合せに対応付けて前記複数の不一致補正係数を記憶し、
前記デフォーカス量生成部は、前記光学パラメータとして設定された値と装着されたレンズとの組合せに対応する前記不一致補正係数を前記不一致補正係数テーブルから取得する
前記（４）乃至（６）のいずれかに記載の焦点検出装置。
（８）前記一対の受光素子群の各々の出力レベルのうちの一方を基準値として他方を前記基準値に補正する出力レベル補正部をさらに具備する
前記（１）乃至（７）のいずれかに記載の焦点検出装置。
（９）光軸方向に垂直な所定の方向に沿って配列された一対の受光素子群の各々の受光量分布のズレ量を位相差として求める位相差取得部と、
前記受光量分布の各々の形状が一致する場合における前記位相差と前記光軸方向の焦点のズレ量との比率である変換係数を前記受光量分布の各々の形状の不一致の度合いに応じて補正する変換係数補正部と、
前記補正された変換係数と前記位相差とから前記焦点のズレ量をデフォーカス量として生成するデフォーカス量生成部と、
前記デフォーカス量に基づいて被写体に合焦する合焦部と、
前記合焦された被写体を撮像する撮像部と
を具備する撮像装置。
（１０）位相差取得部が、光軸方向に垂直な所定の方向に沿って配列された一対の受光素子群の各々の受光量分布のズレ量を位相差として求める位相差取得手順と、
変換係数補正部が、前記受光量分布の各々の形状が一致する場合における前記位相差に対する前記光軸方向の焦点のズレ量の比率である変換係数を前記受光量分布の各々の形状の不一致の度合いに応じて補正する変換係数補正手順と、
デフォーカス量生成部が、前記補正された変換係数と前記位相差とから前記焦点のズレ量をデフォーカス量として生成するデフォーカス量生成手順と
を具備する焦点検出装置の制御方法。
【符号の説明】
【０１０４】
１００  撮像装置
１１０  操作部
１２０  不一致補正係数生成部
１２１  受光量分布算出部
１２２  重心間隔算出部
１２３  基準位相差算出部
１２４  不一致補正係数算出部
１３０  撮像制御部
１４０  焦点検出前処理部
１４１  受光感度分布情報記憶部
１４２  口径情報テーブル
１４３  不一致補正係数テーブル
１４４  口径情報取得部
１４５  不一致補正係数取得部
１４６  出力レベル比率算出部
１４７  重心間隔算出部
１６０  焦点検出部
１６１  出力レベル比率記憶部
１６２  重心間隔記憶部
１６３  不一致補正係数記憶部
１６４  位相差画素
１６５  出力レベル補正部
１６６  位相差取得部
１６７  変換係数生成部
１６８  変換係数補正部
１６９  デフォーカス量生成部
１８０  合焦部
１９０  撮像部
２００  交換レンズユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【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】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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