(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系により形成された被写体像を光電変換する複数の画素を有し、前記複数の画素のそれぞれが、１個のマイクロレンズと複数の光電変換部とを備える撮像素子と、
前記複数の光電変換部の出力に基づいて検出された像ずれ量からデフォーカス量を算出し、当該デフォーカス量に基づいて、前記撮影光学系のレンズの移動量に対応する情報を算出し、前記撮影光学系のレンズの移動を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記マイクロレンズを通過する入射光束が前記光電変換部の表面より深い位置に収束することに依存する補正値により前記像ずれ量を補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記補正値は、前記撮影光学系のＦナンバーの変化に対して一定であ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】
前記制御手段は、前記像ずれ量を補正するための前記補正値を用いた前記像ずれ量の補正に代えて、デフォーカス量の補正値を用いた前記デフォーカス量の補正を行い、当該デフォーカス量の補正値は、前記撮影光学系のＦナンバーに応じて異なることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記デフォーカス量に基づいて前記撮影光学系のレンズの移動を制御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５】
前記撮像素子により形成された画像から、焦点調節の対象となる主被写体を抽出する抽出手段をさらに備え、前記制御手段は前記主被写体に対して算出された前記像ずれ量に補正を施すことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記撮像素子により形成された画像を複数の領域に分割する分割手段をさらに備え、前記制御手段は分割された前記複数の領域毎に算出された前記像ずれ量に対して補正を施すことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記複数の光電変換部により得られる２像の焦点検出用信号列を用いて、位相差方式により前記像ずれ量を検出する焦点検出手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記撮像素子は、前記マイクロレンズを通過する入射光束が前記光電変換部の表面より深い位置に収束することにより、被写体に照度分布があった場合、前記１個のマイクロレンズに対応した複数の光電変換部での光電変換量が異なることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像面に撮像用画素と焦点検出用画素を配置した撮像素子を用いて位相差方式の焦点検出を行う撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撮影光学系と撮像素子を有した撮像装置において、位相差式の焦点検出手段を用いて高速・高精度な焦点検出を行なう技術が提案されている。位相差式焦点検出技術においては、撮影光学系の射出光束を瞳分割手段により少なくとも２つの領域に分割し、各領域の光束を光電変換して１対２像の焦点検出用信号列を得る。そして、その２つの信号列の相対的像ずれ量から、予定焦点面の焦点ずれ量、いわゆるデフォーカス量を検出する。
【０００３】
ここで、撮影光学系が光学的に合焦状態にある場合、２つの信号列の相対的像ずれ量は理想的にはゼロになるはずである。しかしながら、焦点検出手段の空間配置上のオフセット（光軸方向の配置ずれ）や、撮影光学系の光学収差、焦点検出用光電変換素子固有の問題により、合焦状態にあっても２像の像ずれ量がゼロとならない場合がある。すると、検出された像ずれ量をそのままデフォーカス量に変換したのでは、焦点検出誤差を生ずる。したがって、このような誤差を解決するための技術も提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、次のような技術が提案されている。すなわち、撮影光学系の予定焦点面に対して、光軸方向に所定量離間した位置に焦点検出手段を配することで、焦点検出像の空間周波数を下げ、光電変換素子のサンプリング時に発生する誤差を低下させる。この場合、合焦状態であっても２つの信号列には所定量の像ずれが生じる。そこで、算出された２像の像ずれ量から所定の初期ずれ量を減じたのち、デフォーカス量を算出することで、正しい焦点検出結果を得ている。
【０００５】
また、特許文献２や特許文献３には、撮影光学系の球面収差等に起因する焦点検出誤差を補正する技術が開示されている。これら２つの先行技術文献における位相差式焦点検出方法では、撮影光学系の射出光束の一部のみを焦点検出に用いている。すると、結像性能がベストになる焦点位置と、焦点検出信号に基づいて算出した合焦位置がずれる。そこでこれら先行技術では、そのずれ量を補正するための方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−８７５１２号公報
【特許文献２】特開昭６２−１８９４１５号公報
【特許文献３】特開平１１−２１８７６４号公報
【特許文献４】特開２００１−３０５４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方で、撮像手段として２次元ＣＭＯＳセンサ等を用い、各画素に位相差式焦点検出機能を持たせる技術も提案されている（特許文献４）。この技術においては、撮像用の画素と焦点検出用の画素が兼用されている。すなわち、撮像用画素と焦点検出用画素は同一平面上に配置されているため、撮像用画素が合焦状態にある時は、焦点検出用画素も合焦状態にある。したがって、合焦時には位相差検出のための２像には相対的な像ずれは原理上は発生しない。しかしながら、この技術においては微細寸法のマイクロレンズと光電変換部で瞳分割を行なうため、画素内における光束の散乱や、光電変換部間の電気的クロストークが発生する場合がある。すると、合焦状態であっても２像の像ずれ量がゼロにならず、所定の像ずれ誤差を生ずる場合がある。この像ずれ誤差の原因は、個々の画素特性に起因するため、上記先行技術文献に開示された方法では解決することが困難である。
【０００８】
たとえば特許文献１における２像の像ずれ補正は、予定結像面と焦点検出手段の空間的な配置ずれを補正するものであるため、例えば撮影光学系のＦナンバーが変化しても、デフォーカス量換算での補正量は不変である。
【０００９】
また、特許文献２もしくは３における誤差は、撮影光学系の光学収差に起因する。そして通常は、撮影光学系のＦナンバーの増加とともに光学収差は低下するため、デフォーカス量換算での誤差量はＦナンバーの増加に応じて低下する。
【００１０】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、撮像面に撮像用画素と焦点検出用画素を配置した撮像素子を用いて位相差方式の焦点検出を行う場合の焦点検出誤差を高精度に補正できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係わる撮像装置は、撮影光学系により形成された被写体像を光電変換する複数の画素を有し、前記複数の画素のそれぞれが、１個のマイクロレンズと複数の光電変換部とを備える撮像素子と、前記複数の光電変換部の出力に基づいて検出された像ずれ量からデフォーカス量を算出し、当該デフォーカス量に基づいて、前記撮影光学系のレンズの移動量に対応する情報を算出し、前記撮影光学系のレンズの移動を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記マイクロレンズを通過する入射光束が前記光電変換部の表面より深い位置に収束することに依存する補正値により前記像ずれ量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、撮像面に撮像用画素と焦点検出用画素を配置した撮像素子を用いて位相差方式の焦点検出を行う場合の焦点検出誤差を高精度に補正することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる撮像装置の構成を示す図。
【図２】第１の実施形態における撮像素子の画素配列図。
【図３】第１の実施形態における撮像素子の回路図。
【図４】撮影光学系と撮像素子の投影関係説明図。
【図５】合焦時の物体と像の関係を説明する図。
【図６】画素群の信号波形説明図。
【図７】画素内の光束の挙動を説明する図。
【図８】画素に入射する光束の入射角度の影響を説明する図。
【図９】画素群の信号強度変化を説明する図。
【図１０】光電変換部間の電気的クロストークを説明するための概念図。
【図１１】電気的クロストークによる画素群の信号強度変化を説明する図。
【図１２】焦点検出誤差のＦナンバー依存性を説明する図。
【図１３】第１の実施形態における撮像装置のメイン制御フロー図。
【図１４】第１の実施形態における焦点検出サブルーチンフロー図。
【図１５】第２の実施形態における焦点検出サブルーチンフロー図。
【図１６】第３の実施形態における焦点検出サブルーチンフロー図。
【図１７】第３の実施形態におけるデフォーカスマップ説明図。
【図１８】本発明の実施例４における撮像素子の画素配列図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる撮像装置の構成を示す図である。本実施形態における撮像装置は、撮像素子を有したカメラ本体と撮影光学系が一体となった電子カメラであり、動画及び静止画が記録可能である。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、光軸方向に移動可能に保持される。１０２は絞りで、その開口径を調節することで、撮影光学系のＦナンバーを調節可能で、撮影時の光量調節を行なうほか、静止画撮影時には露光秒時調節用シャッタとしても機能する。１０３は第２レンズ群である。そして絞り１０２及び第２レンズ群１０３は一体となって光軸方向に駆動され、第１レンズ群１０１の移動動作との連動により、変倍作用（ズーム機能）をなす。
【００１６】
１０５は第３レンズ群で、光軸方向の移動により、焦点調節を行なう。１０６は光学的ローパスフィルタで、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Ｃ−ＭＯＳ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には、横方向にＭ画素、縦方向にＮ画素の受光ピクセルが正方配置され、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、不図示のカム筒を手動もしくはアクチュエータで回動することにより、第１レンズ群１０１ないし第３レンズ群１０５を光軸方向に駆動し、変倍操作を行なう。１１２は絞りアクチュエータで、絞り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なう。１１４はフォーカスアクチュエータで、第３レンズ群１０５を光軸方向に駆動して焦点調節を行なう。
【００１８】
１１５は無線式通信部で、インターネット等のネットワークを通じてサーバーコンピュータと通信するためのアンテナや信号処理回路で構成される。１１６はカメラの姿勢検知部で、カメラの撮影姿勢、すなわち横位置撮影か縦位置撮影かを判別するための電子水準器が用いられる。
【００１９】
１２１はＣＰＵで、カメラ本体の種々の制御を司るために、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ＲＯＭに記憶された所定のプログラムに基づいて、カメラが有する各種回路を駆動し、焦点調節（ＡＦ）、撮影、画像処理、記録等の一連の動作を実行する。
【００２０】
１２２は通信制御回路で、通信部１１５を介して、カメラから撮影画像をサーバーコンピュータに送信したり、サーバーコンピュータから画像や各種情報を受信する。１２３は姿勢検知回路で、姿勢検知部１１６の出力信号から、カメラの姿勢を判別する。１２４は撮像素子駆動回路で、撮像素子１０７の撮像動作を制御するとともに、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、撮像素子１０７が取得した画像のカラー補間、γ変換、画像圧縮等の処理を行なう。
【００２１】
１２６はフォーカス駆動回路で、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を光軸方向に駆動して焦点調節を行なう。１２８は絞り駆動回路で、絞りアクチュエータ１１２を駆動制御して絞り１０２の開口を制御する。１２９はズーム駆動回路で、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、カメラの撮影モードに関する情報、撮影時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、カメラの姿勢情報等を表示する。１３２は操作スイッチ群で、電源スイッチ、撮影開始スイッチ、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、動画及び静止画を含む撮影済み画像や、後述するデフォーカスマップを記録する。
【００２３】
図２は、第１の実施形態における撮像素子の画素配列を示したもので、２次元Ｃ−ＭＯＳエリアセンサの縦（Ｙ方向）６行と横（Ｘ方向）８列の範囲を、撮影光学系側から観察した状態を示している。カラーフィルタはベイヤー配列が適用され、奇数行の画素には、左から順に緑（Green）と赤（Red）のカラーフィルタが交互に設けられる。また、偶数行の画素には、左から順に青（Blue）と緑（Green）のカラーフィルタが交互に設けられる。円２１１ｉは、１画素に１個設けられたオンチップマイクロレンズを表わす。オンチップマイクロレンズの内側に配置された複数の矩形はそれぞれ光電変換部である。
【００２４】
本実施形態では、すべての画素の光電変換部はＸ方向に２分割され、分割された各々の領域の光電変換信号は独立して読み出しできる構成となっている。そして、独立して読み出しされた信号は、後述する方法で位相差式焦点検出に用いられるほか、視差情報を有した複数画像から構成される３Ｄ（３−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）画像を生成することもできる。一方で、分割された光電変換部の出力を加算した情報は、通常の撮影画像として用いられる。
【００２５】
ここで、位相差式焦点検出を行なう場合の画素信号について説明する。後述するように、本実施形態においては、図２のマイクロレンズ２１１ｉと、分割された光電変換部２１１ａ及び２１１ｂで、撮影光学系の射出光束を瞳分割する。そして、同一行上に配置された所定範囲内の複数の画素２１１において、光電変換部２１１ａの出力をつなぎ合わせて編成したものをＡＦ用Ａ像（焦点検出用信号列）、同じく光電変換部２１１ｂの出力をつなぎ合わせて編成したものをＡＦ用Ｂ像（焦点検出用信号列）とする。このように生成したＡＦ用Ａ像とＢ像の相対的な像ずれ量を相関演算により検出することで、位相差方式により所定領域の焦点ずれ量、すなわちデフォーカス量（焦点検出値）を検出することができる。
【００２６】
上記の撮像素子は、本願出願人による特開平０９−０４６５９６号報等に開示された技術を用いて製造することができるため、詳細構造に関する説明は省略する。
【００２７】
図３は本実施形態の撮像素子における読み出し回路の構成を示したものである。１５１は水平走査回路、１５３は垂直走査回路である。そして各画素の境界部には、水平走査ライン１５２ａ及び１５２ｂと、垂直走査ライン１５４ａ及び１５４ｂが配線され、各光電変換部はこれらの走査ラインを介して信号が外部に読み出される。
【００２８】
なお、本実施形態の撮像素子は以下の２種類の読み出しモードを有する。第１の読み出しモードは全画素読み出しモードと称するもので、高精細静止画を撮像するためのモードである。この場合は、全画素の信号が読み出される。第２の読み出しモードは間引き読み出しモードと称するもので、動画記録、もしくはプレビュー画像の表示のみを行なうためのモードである。この場合に必要な画素数は全画素よりも少ないため、画素群はＸ方向及びＹ方向ともに所定比率に間引いた画素のみ読み出す。
【００２９】
図４は本実施形態の撮像装置において、撮影光学系の射出瞳面と、像高ゼロすなわち像面中央近傍に配置された撮像素子の光電変換部の共役関係を説明する図である。撮像素子内の光電変換部と撮影光学系の射出瞳面は、オンチップマイクロレンズによって共役関係となるように設計される。そして撮影光学系の射出瞳は、一般的に光量調節用の虹彩絞りが置かれる面とほぼ一致する。一方、本実施形態の撮影光学系は変倍機能を有したズームレンズであるが、光学タイプによっては変倍操作を行なうと、射出瞳の像面からの距離や大きさが変化する。図４における撮影光学系は、焦点距離が広角端と望遠端の中間、すなわちＭｉｄｄｌｅの状態を示している。これを標準的な射出瞳距離Ｚｅｐと仮定して、オンチップマイクロレンズの形状や、像高（Ｘ、Ｙ座標）に応じた偏心パラメータの最適設計がなされる。
【００３０】
図４（ａ）において、１０１は第１レンズ群、１０１ｂは第１レンズ群を保持する鏡筒部材、１０５は第３レンズ群、１０５ｂは第３レンズ群を保持する鏡筒部材である。１０２は絞りで、１０２ａは絞り開放時の開口径を規定する開口板、１０２ｂは絞り込み時の開口径を調節するための絞り羽根である。なお、撮影光学系を通過する光束の制限部材として作用する１０１ｂ、１０２ａ、１０２ｂ、及び１０５ｂは、像面から観察した場合の光学的な虚像を示している。また、絞り１０２の近傍における合成開口をレンズの射出瞳と定義し、前述したように像面からの距離をＺｅｐとしている。
【００３１】
２１１は被写体像を光電変換するための画素で、最下層より、２１１ａ及び２１１ｂの光電変換部、２１１ｅないし２１１ｇの配線層、カラーフィルタ２１１ｈ、及びオンチップマイクロレンズ２１１ｉの各部材で構成される。そして２つの光電変換部はオンチップマイクロレンズ２１１ｉによって撮影光学系の射出瞳面に投影される。また別の言い方をすれば、撮影光学系の射出瞳が、オンチップマイクロレンズ２１１ｉを介して、光電変換部の表面に投影されることになる。
【００３２】
図４（ｂ）は、撮影光学系の射出瞳面上における、光電変換部の投影像を示したもので、光電変換部２１１ａ及び２１１ｂに対する投影像は各々ＥＰ１ａ及びＥＰ１ｂとなる。ここで、絞り１０２が開放（例えばＦ２．８）の場合、撮影光学系を通過する光束の最外部をＬ（Ｆ２．８）で示すが、上記投影像ＥＰ１ａ及びＥＰ１ｂは絞り開口でけられることが無い。一方、絞り１０２が小絞り（例えばＦ５．６）の場合、撮影光学系を通過する光束の最外部をＬ（Ｆ５．６）で示すが、上記投影像ＥＰ１ａ及びＥＰ１ｂの外側は絞り開口でけられる。ただし、像面中央では各投影像ＥＰ１ａ及びＥＰ１ｂのけられ状態は光軸に対して対称となり、各光電変換部２１１ａ及び２１１ｂが受光する光量は等しい。
【００３３】
図４（ｃ）は図４（ｂ）のＡ−Ａ断面における受光特性で、横軸は撮影光学系の射出瞳面における水平座標、縦軸は光電変換部の受光効率を表わす。図４（ａ）において、画素内に配置された光電変換部はオンチップマイクロレンズにより、撮影光学系の射出瞳と共役関係にあると説明した。これは、射出瞳面上における撮影光学系の射出瞳ＴＬと光電変換部の投影像ＥＰの共通領域を通過する光束のみが、光電変換部に到達することを意味する。したがって、上記投影像は撮影光学系の射出瞳面上に配置された画素固有の開口絞りに相当し、図４（ｃ）の縦軸は各開口絞りの透過率分布になる。そしてこの透過率分布は光電変換部の光束受光効率と見なすことができる。この光束受光効率の分布特性を便宜上「瞳強度分布」と称することにする。
【００３４】
ここで、オンチップマイクロレンズによる投影性能が幾何光学的に無収差であれば、瞳強度分布はゼロもしくは１のいずれか一方の値のみを有するステップ関数となる。しかしながら、各画素の寸法は数μｍ程度と微小なため、射出瞳面上に投影された光電変換部の像は光の回折により鮮鋭度が低下する。また、通常オンチップマイクロレンズは球面レンズであるため、球面収差によっても投影像の鮮鋭度は低下する。そこで、各画素の瞳強度分布もボケを生じ、図４（ｃ）のごとく両端の肩の部分がなまり、かつ裾を引いた形状となる。
【００３５】
次に、瞳強度分布と焦点検出特性の関係について説明する。Ｘ軸方向における１対の瞳強度分布において、撮影光学系の射出瞳範囲で切り出された部分の各々の重心の離間量が、位相差式焦点検出システムにおける基線長に相当する。ここでは基線長を、撮影光学系の瞳面上での重心離間量（単位ｍｍ）を瞳距離（単位ｍｍ）で除した角度θ（単位はラジアン）で定義する。そして、焦点検出時の１対２像の像ずれ量をｕ（単位はｍｍ）、その時のデフォーカス量をｄｚ（単位はｍｍ）とすると、これらの関係は以下の式（１）で表わされる。
【００３６】
θ×ｄｚ＝ｕ                        …（１）
ｄｚ＝ｕ×（１／θ）＝ｕ×Ｋ１      …（２）
ここで、Ｋ１は基線角度θの逆数で定義された係数である。
【００３７】
θは撮影光学系のＦナンバー毎に異なる値をとり、図４ではＦ２．８とＦ５．６の基線角度をθ（Ｆ２．８）及びθ（Ｆ５．６）で示した。式（１）によると、基線角度θが大きいほど、単位デフォーカス量に対する焦点検出像の像ずれ量が大きく、焦点検出精度が高くなる。その反面、大デフォーカス時には１対の像の像ずれ量も大きくなるため、焦点検出エリアが狭いと焦点検出可能な最大デフォーカス量は小さくなる。
【００３８】
また、瞳強度分布のＸ方向の広がりが大きいと、光電変換部の受光量は増し、画像信号として用いる場合はノイズが少なく、焦点検出信号として用いる場合は低輝度検出限界が向上する。その反面、大デフォーカス時の像のボケも増加し、焦点検出信号のコントラストが低下して焦点検出可能な最大デフォーカス量は小さくなる。
【００３９】
図５は、合焦時の物体と像の関係を説明する図である。ＴＬは簡略化された撮影光学系、１０２は絞り、ＥＰ１ａ及びＥＰ１ｂは各画素２１１の光電変換部の投影像である。２１１−１〜２１１−１３は、撮像素子１０７の撮像領域中央部に配置された画素群である。ＰＯは物体面で、図示のごとく輝度分布を有する被写体が置かれている。被写体はＸ軸方向にステップ状の輝度変化を有し、Ｙ軸方向には輝度変化が無い、黒地に１本の白線が描かれた縦縞パターンを例とする。ＰＩは像面、すなわち撮像素子１０７を構成する画素群２１１の入射面で、厳密には各マイクロレンズの入射瞳面に相当する。
【００４０】
図５においては、物体面ＰＯと像面ＰＩが共役となるよう、すなわち物体面におかれた被写体が像面上で合焦となるよう、撮影光学系のフォーカスレンズ群が位置調節されているものとする。このとき、撮影光学系ＴＬが無収差レンズであれば、被写体の照度分布は物体の輝度分布と相似、すなわちステップ状となる。しかしながら、撮影光学系ＴＬには球面収差や色収差等の各種光学収差があり、像の高周波成分が失われる。また光の回折による点像の広がりも生ずる。よって、現実の被写体の照度分布はエッジ部になまりを生ずるため、ここでは図示のごとく台形状にモデル化して表記する。
【００４１】
図６は、図５の状態下での、画素群２１１−１〜２１１−１３の出力信号波形を示す図である。各画素が受光する光量は、図５における像の照度分布を、各画素の入射面全域に渡って積分したものに比例する。そして、図４（ｂ）で示したように、撮影光学系の射出瞳と、光電変換部の投影像との偏心がなければ、１対２像の信号波形は同じになる。図６において、横軸は像面上のＸ座標、縦軸は各画素の信号強度である。そして、第１の光電変換部２１１−ｎａ（ｎは着目領域での画素番号）の強度、すなわちＡ像信号を○で、第２の光電変換部２１１−ｎｂ（同じくｎは着目領域での画素番号）の強度、すなわちＢ像信号を×で示す。
【００４２】
そして図５に示したように、像面上において台形状の照度分布がある場合、理想的には図６のような信号列が出力される。この場合、Ａ像信号とＢ像信号の強度は一致しているため、２像の像ずれ量もゼロであり、算出されるデフォーカス量もゼロとなる。
【００４３】
次に、本発明が解決すべき課題について詳しく説明する。図５の画素２１１−５に着目すると、この画素はマイクロレンズの入射面において、像の照度分布が直線的に変化している。その様子を、図７（ａ）及び図７（ｂ）にて説明する。
【００４４】
図７（ａ）は、画素２１１−５近傍における像面の照度分布で、横軸は像面上のＸ座標、縦軸は像の照度である。Ｐは各画素のＸ方向の大きさ、すなわちマイクロレンズの直径寸法を表している。そして画素２１１−５のマイクロレンズ入射面においては、図のごとくＰの範囲で右上がりの直線的な照度分布が生じている。
【００４５】
図７（ｂ）は、画素２１１−５の内部における光線の挙動を説明するための断面図である。２１１−５ｉはマイクロレンズ、２１１−５ａ及び２１１−５ｂは一対の光電変換部である。マイクロレンズに入射する５本の線は光束を表す。ここで、撮影光学系の射出瞳は所定の大きさを有するため、マイクロレンズ２１１−５ｉに入射する光束の入射角度も所定範囲の広がりを有するが、図７においては、射出瞳の中央領域を通過した光束のみに着目する。すなわち、入射光束はマイクロレンズの光軸に対して平行である。そして、この光束のうち、Ｘ方向において等間隔で規定した５か所の代表位置における５本の光束の挙動を図７（ｂ）に示す。これら５本の光束の強度は図７（ａ）に示した照度分布に応じて異なっているため、図７（ｂ）では各光束の強度をその太さで表現している。
【００４６】
ここで、各画素が備えるマイクロレンズ２１１−５ｉの役割は、撮影光学系の射出瞳と光電変換部を共役関係にすることであるが、ここでの「共役関係」の理想状態を以下のように定義する。まず、光電変換部はその最上層部、すなわち表面で光を完全に吸収し、光電子に変換する。また、一対の光電変換部２１１−５ａ及び２１１−５ｂの離間量はゼロ、すなわち境界部には不感帯が存在せず、かつ両者間の電荷洩れも無い。一方、マイクロレンズ２１１−５ｉの曲率は、撮影光学系の射出瞳と、光電変換部の最上面が理想的な共役となるように設計される。
【００４７】
以上の理想状態が満足されていれば、上記の５本の光束は図７（ｂ）のごとく、光電変換部２１１−５ａ及び２１１−５ｂの境界表面上に集束する。ここで、幾何光学的には全光束が一点に集光しても、波動光学的には回折によって所定の大きさのスポット、すなわち同心円状のエアリーディスクが形成される。そして、これが光電変換部の表面で光電変換されるため、光電変換部２１１−５ａ及び２１１−５ｂが受光する光量は等しくなり、光電変換後の出力信号も等しくなる。
【００４８】
しかしながら、現実の撮像素子においては、上記理想条件は必ずしも実現されず、光電変換部２１１−５ａ及び２１１−５ｂの受光光量は等しくならない。その理由を、図７（ｃ）〜図７（ｅ）を用いて説明する。
【００４９】
先に、光電変換部はその表面で光を完全に吸収し、光電子に変換すると記したが、現実の素子では光電変換は表面から深さ数μｍの領域にわたって行なわれる。従って、マイクロレンズの焦点位置は光電変換部の表面よりも所定量深い場所に設定されることが多い。この場合、図７（ｃ）に示すように、マイクロレンズの光学パワーは理想状態より小さく設定され、入射光束は光電変換部の表面より深い位置に集束する。すると、光束の強度は図面において右側ほど強いため、光電変換部２１１−５ｂの受光量よりも光電変換部２１１−５ａの受光量の方が大きくなる。したがって、光電変換出力、すなわち信号強度も２１１−５ａの方が大となる。
【００５０】
図７（ｄ）は、マイクロレンズの外縁部に入射した光束が、一対の光電変換部出力にアンバランスを引き起こす現象を説明する図である。マイクロレンズ外縁部は不連続面であるため、この部分に入射した光束は散乱や回折を生ずる。すなわち、マイクロレンズの外縁部は拡散光を発する二次光源とみなすことができる。そして、図７（ａ）で示した照度分布により、マイクロレンズの左端は輝度の小さな二次光源、右端は輝度の大きな二次光源となる。すると、光電変換部２１１−５ｂは強度の小さな光源に近く、光電変換部２１１−５ａは強度の大きな光源に近いことになる。その結果、二次光源による受光量は、光電変換部２１１−５ｂよりも光電変換部２１１−５ａの方が大きくなる。
【００５１】
図７（ｅ）は、マイクロレンズの有効部の外側に入射した光束の影響を説明する図で、画素２１１−５をそのマイクロレンズの上方から見た平面図である。破線で示した２個の矩形は、マイクロレンズの奥に存在する光電変換部の表面である。単位画素の平面形状は正方形であるが、マイクロレンズの平面形状は一般的にこの正方形に内接する円であるため、画素の４隅には光学パワーを有しない平坦部が存在する。そしてその平坦部に入射した光束は、大半がその下の配線層で吸収されるが、一部は配線層や画素内の不連続面で複数回反射し、光電変換部に到達する。すなわち、この平坦部も一種の二次光源とみなすことができる。そして、図７（ａ）で示した照度分布により、図７（ｅ）の左側２か所の平坦部は輝度の小さな二次光源、右側２か所の平坦部は輝度の大きな二次光源となる。すると、図７（ｄ）と同様の理由により、これらの二次光源による受光量は、光電変換部２１１−５ｂよりも光電変換部２１１−５ａの方が大きくなる。
【００５２】
図７では、前述したように光軸と平行な入射光束、すなわち撮影光学系の射出瞳の中央部を通過した光束について説明した。図８は、射出瞳の周辺部を通過する光束の挙動を説明する図である。
【００５３】
射出瞳の周辺部を通過した光束は、マイクロレンズの光軸に対して所定の角度をなして入射する。図８は、入射角度がゼロ及び±αの３状態における光束の挙動を示したものである。図８（ａ）（ｂ）（ｃ）によると、光電変換部２１１−５ａ及び２１１−５ｂの受光量は、光束の入射角度と、マイクロレンズ入射部における光束の強度分布に依存することがわかる。そして、光束の入射角度による受光量変化は、プラス角度とマイナス角度の寄与分が打ち消す。すなわち、図８（ａ）と（ｃ）に示した入射角度±αの寄与分は打ち消される。これは、ここで説明した光電変換部２１１−５ａ及び２１１−５ｂの受光量差は、被写体の照度分布に起因するものであり、撮影光学系の射出瞳の大きさ、すなわちＦナンバーには無関係であることがわかる。
【００５４】
以上のごとく、照度分布が所定の傾斜を有する領域においては、一対の光電変換部において、照度の高い側に位置する光電変換部の方が、他方よりも出力が高くなる。その様子を図９に示す。
【００５５】
図９において、画素２１１−４及び２１１−５は、照度分布の傾きが正の領域に位置するため、光電変換部２１１−５ｂよりも光電変換部２１１−５ａの出力が大きくなる。また、画素２１１−９及び２１１−１０は、照度分布の傾きが負の領域に位置するため、光電変換部２１１−５ａよりも光電変換部２１１−５ｂの出力が大きくなる。
【００５６】
このような信号強度の不一致は、１対２像の相対的な像ずれを引き起こす。すなわち図９を見ればわかるように、×で示したＢ像信号列に対して、〇で示したＡ像信号列はＸ軸の負方向にずれていることになる。したがって、このような２像に対して焦点検出演算を行なうと、撮影画像としては合焦状態にあるにも関わらず、算出されたデフォーカス量はゼロとはならない。
【００５７】
図７〜図９は、予定結像面上に所定の光量分布があり、これが画素内の光学的作用によって２像の出力に不一致が生ずる現象を説明するものであった。他方で、隣接する光電変換部間での電気的干渉、いわゆる電気的クロストークによっても同様の不一致現象が生ずる。これを図１０及び図１１にて説明する。
【００５８】
図１０は、光電変換部間の電気的クロストークを説明するための概念図である。図１０において、隣接する３個の画素２１１−４〜２１１−６は、合計６個の光電変換部２１１−４ａ〜２１１−６ｂを備える。そして、各光電変換部間においては、蓄積された電荷量と、光電変換部間の電荷洩れに対する障壁能力に応じてクロストークが発生する。具体的には、光電変換部間の距離が小さいほど、クロストークは大きくなる。また、蓄積電荷が多いほどクロストークも大きい。ただし、隣接する２個の光電変換部の蓄積電荷量が等しいと、一方から他方へのクロストークと、その反対方向のクロストークの量はほぼ等しいため、正味の信号強度変化は小さくなる。
【００５９】
上記クロストークの概念を、図１０においては光電変換部の下側の矢印で示す。ここで、合焦時には、同一画素における第１の光電変換部２１１−ｎａ（ｎは着目領域での画素番号、以下同じ）と第２の光電変換部２１１−ｎｂの蓄積電荷は等しい。そこで、両者間で授受されるクロストーク量（太い矢印）は等しくなり、差し引き後のクロストークは見かけ上ゼロとなる。一方で、被写体像の照度分布に傾斜があると、隣接画素間で隣り合う光電変換部２１１−ｎａと２１１−（ｎ+１）ｂの間でのクロストーク量（細い矢印）は、一方向の洩れ込みが大きく、反対方向の洩れ込みは小さい。したがって、この時のクロストークは出力信号の変化を顕在化させる。
【００６０】
クロストークが無いときの理想的な信号波形を図６に示したが、図１０で説明したクロストークが発生すると、信号波形は図１１のようになる。ここで、画素２１１−３〜２１１−６の領域に生じている照度分布の傾斜は正である。そこで、画素２１１−３〜２１１−５に着目すると、各々が具備するＡ像信号用の光電変換部２１１−ｎａの蓄積電荷量は、その右側に隣接するＢ像用光電変換部２１１−（ｎ+１）ｂの蓄積電荷量より小さい。よってこれら３画素のＡ像信号強度はクロストークにより所定量増加する。一方で、画素２１１−４〜２１１−６に着目すると、各々が具備するＢ像信号用の光電変換部２１１−ｎｂの蓄積電荷量は、その左側に隣接するＡ像用光電変換部２１１−（ｎ−１）ａの蓄積電荷量より大きい。よってこれら３画素のＢ像信号強度はクロストークにより所定量減少する。
【００６１】
また、画素２１１−８〜２１１−１１においては、照度分布の傾斜が負であるため、上記の画素２１１−３〜２１１−６で生じたものとは反対の符号のクロストークが発生する。
【００６２】
以上のごとく、照度分布に傾斜のある画素領域では、クロストークにより信号強度の増減が生じる。すると図９と同様に、１対２像の相対的な像ずれを引き起こす。すなわち、×で示したＢ像信号列に対して、〇で示したＡ像信号列はＸ軸の負方向にずれていることになる。したがって、このような２像に対して焦点検出演算を行なうと、撮影画像としては合焦状態にあるにも関わらず、算出されたデフォーカス量はゼロとはならない。
【００６３】
すなわち、撮像画素を用いて位相差式焦点検出を行なうシステムでは、合焦状態では焦点検出用の１対２像の像ずれ量は原理上はゼロになるはずである。しかしながら、図７〜図１１で説明した現象により、所定の像ずれ量を生じてしまう場合がある。そしてこの像ずれ現象は、像の照度分布と画素内構造の相互作用で発生するため、撮影光学系の特性による変化は小さいことが、本願出願人の研究によりわかっている。
【００６４】
図１２は、上記現象による２像の相対的な像ずれ量、及びその結果生ずる焦点検出誤差のＦナンバー依存性を概念的に示した図である。
【００６５】
位相差式焦点検出システムにおける像ずれ量ｕとデフォーカス量ｄｚは、図４及び式（１）、（２）で説明したように、
θ×ｄｚ＝ｕ                        …（１）
ｄｚ＝ｕ×（１／θ）＝ｕ×Ｋ１      …（２）
の関係がある。ここで、θは２分割された１対の瞳の基線角度、Ｋ１は基線角度θの逆数で定義された係数であり、Ｆナンバーが大きいほど、基線角度θは小さい。一方で、図７〜図１１で説明した現象による像ずれ量ｕは、上述したようにＦナンバー依存性が小さいため、図１２では一定の値としている。すると、デフォーカス量に変換（換算）した焦点検出誤差は、Ｆナンバーの増加とともに急増する。このような特性は、撮像素子の個体差（製造誤差）によっても若干変化するため、数個の撮像素子を用いて諸特性を測定し、その平均値を補正用パラメータとしてカメラ内に記憶しておけばよい。
【００６６】
図１３及び図１４は、本実施形態のカメラの焦点調節及び撮影工程を説明するためのフローチャートである。先に説明した図１〜図１２の各図を参照しながら、図１３以降の制御フローを説明する。
【００６７】
図１３は本実施形態のカメラのメインフローである。撮影者がカメラの電源スイッチをオン操作すると、ステップＳ１０２においてＣＰＵ１２１はカメラ内の各アクチュエータや撮像素子の動作確認を行ない、メモリ内容や実行プログラムの初期化を行なうと共に、撮影準備動作を実行する。
【００６８】
ステップＳ１０３ではレンズ状態の検出を行なう。具体的には、撮影光学系のズーム状態、フォーカスレンズ状態、及び絞り状態を検出し、射出瞳の大きさや射出瞳距離、基線角度θ等の情報をＲＯＭから読み出す。
【００６９】
ステップＳ１０４では撮影条件の設定受付けを行なう。具体的には、露光調節モード、焦点調節モード、画像モード（２Ｄか３Ｄか）、画質（記録画素数や圧縮率）等を自動で設定したり、撮影者による手動設定操作を受け付ける。
【００７０】
ステップＳ１０５では撮像素子の撮像動作を開始し、画素信号を読み出す。ステップＳ１０６では読み出した画素信号から表示用縮小画像を創生し、カメラ背面に設けられた表示器１３１に表示する。すると撮影者はこのプレビュー画像を目視して構図決定やズーム操作等を行なう。
【００７１】
ステップＳ１１１では後述する焦点検出サブルーチンを実行する。ステップＳ１３１では、ステップＳ１１１で算出したデフォーカス量に基づき合焦状態にあるか否かを判断する。そしてデフォーカス量が所定値以下の場合は合焦と判断し、ステップＳ１３２に移行して合焦表示を行なう。一方デフォーカス量が所定値以上の場合はステップＳ１３３に移行する。ステップＳ１３３においては、ステップＳ１１１の焦点検出サブルーチンで算出されたデフォーカス量に、撮影光学系固有のフォーカス駆動係数を乗じてフォーカスレンズ駆動量を算出する。そしてステップＳ１３４でフォーカスレンズを駆動する。
【００７２】
ステップＳ１３５では、撮影スイッチがオン操作されたか否かを判別し、オン操作されていなければステップＳ１５１にジャンプし、オン操作されている場合はステップＳ１４１にて撮像を行なう。
【００７３】
ステップＳ１５１では、電源スイッチの状態を判別し、ＮＯの場合、すなわちオン状態が維持されている場合はステップＳ１０２に戻り、ステップＳ１０２〜ステップＳ１５１を繰り返し実行する。ステップＳ１５１にて電源スイッチがオフと判断されたら、ステップＳ１６１に移行し、メインフローの実行を終了する。
【００７４】
図１４は焦点検出サブルーチンのフロー図である。メインフローのステップＳ１１１から当サブルーチンのステップＳ１１１にジャンプすると、ステップＳ１１２において、プレビュー画像から被写体パターンを認識し、顔画像の判別や、撮影画面全体のコントラスト分析等を行なう。ステップＳ１１３では、ステップＳ１１２での認識結果から、焦点を合わせるべき主被写体を決定する。たとえば主被写体として人物の顔を認識する場合は、本願出願人による特開２００６−３４５２５４号公報等の技術を用いればよい。
【００７５】
ステップＳ１１４では、決定された主被写体領域に存在する焦点検出画素を抽出し、相関演算用の１対２像を創生する。ステップＳ１１５では、創生した焦点検出信号に対して、ビネッティングにより生じた光量アンバランスを軽減する、いわゆるシェーディング補正を施す。ステップＳ１１６では、シェーディング補正が施された２像の像ずれ量ｕを算出するための相関演算を行なう。この相間演算は、本願出願人による特開２００１−３０５４１５号公報等に開示された技術を用いればよい。
【００７６】
ステップＳ１１７では、本発明の課題である２像の誤差を補正するための補正値をメモリから読み出す。本実施形態においては、図１２で説明した誤差量のうち、像ずれ量を補正対象としている。すなわち、ステップＳ１１６で算出された２像の像ずれ量をｕ１、像ずれ量補正値をｕ０、補正後の像ずれ量をｕ２とすると、補正式は以下の式（３）となる。
【００７７】
ｕ２＝ｕ１＋ｕ０          …（３）
ここで、像ずれ補正値ｕ０は、撮影光学系のＦナンバーや、撮影光学系の射出瞳距離、焦点検出領域の座標（像高）等に対する依存性が少ない場合は定数として扱うことができる。すると補正式が簡単になるため、補正のための演算時間の増加が抑えられる。また、補正値を格納するためのメモリ容量も少なくて済むため、コストの増加も回避できる。ステップＳ１１８では、読み出した補正値ｕ０を上記式（３）に代入し、像ずれ補正を行なう。
【００７８】
ステップＳ１１９では、補正された像ずれ量ｕ２を、前述の式（２）のｕに代入し、デフォーカス量ｄｚを算出する。そしてステップＳ１２０にてメインルーチンにリターンする。
【００７９】
なお、上記実施形態では、像ずれ補正値ｕ０は一定値としているが、撮像素子の構造によっては、撮影光学系のＦナンバーやその他の条件に応じて変化する場合もある。ただしその場合も、所定の傾向をもって変化するため、補正量ｕ０を以下のような多項式で定義し、計算してもよい。
【００８０】
ｕ０＝Ｕ０＋Ｕ１×Ｆ＋Ｕ２×Ｆ2        …（４）
ここで、Ｕ０、Ｕ１、Ｕ２はメモリに記憶された定数、Ｆは焦点検出時の撮影光学系のＦナンバーである。
【００８１】
また、他の方法として、補正値ｕ０を、撮影光学系のＦナンバーや、焦点検出領域の座標（像高）の組み合わせで参照するルックアップテーブルとして記憶してもよい。
【００８２】
（第２の実施形態）
第１の実施形態は、位相差演算の対象となる１対２像の像ずれ量に対して所定量の誤差補正を施す実施形態であった。以下に示す第２の実施形態は、像ずれ量をデフォーカス量に変換（換算）したのち、デフォーカス量に補正を施す実施形態を示す。
【００８３】
第１の実施形態に対して第２の実施形態の異なる点は、焦点検出サブルーチンにおける誤差補正ステップの箇所のみであり、撮像装置の構成や、撮像装置の動作制御用メインフローは第１の実施形態と実質的に同一であるため、異なる部分のみについて説明する。
【００８４】
図１５は、第２の実施形態における焦点検出サブルーチンのフロー図である。メインフローのステップＳ１１１から当サブルーチンのステップＳ２１１にジャンプすると、ステップＳ２１２において、プレビュー画像から被写体パターンを認識し、顔画像の判別や、撮影画面全体のコントラスト分析等を行なう。ステップＳ２１３では、ステップＳ２１２での認識結果から、焦点を合わせるべき主被写体を決定する。ステップＳ２１４では、決定された主被写体領域に存在する焦点検出画素を抽出し、相関演算用の１対２像を創生する。ステップＳ２１５では、創生した焦点検出信号に対してシェーディング補正を施す。ステップＳ２１６では、シェーディング補正が施された２像の像ずれ量ｕを算出するための相関演算を行なう。なお、ここまでのフローは第１の実施形態のステップＳ１１１〜Ｓ１１６と同一である。
【００８５】
ステップＳ２１７では、算出された像ずれ量を、前述の式（２）に代入し、デフォーカス量ＤＥＦに変換する。ステップＳ２１８では、本発明の課題である２像の誤差を補正するための補正値をメモリから読み出す。第２の実施形態においては、図１２で説明した誤差量のうち、デフォーカス量を補正対象としている。すなわち、ステップＳ２１７で算出されたデフォーカス量をｄｚ１、デフォーカス補正値をｄｚ０、補正後のデフォーカス量をｄｚ２とすると、補正式は以下の式（５）となる。
【００８６】
ｄｚ２＝ｄｚ１＋ｄｚ０          …（５）
そこでステップＳ２１９においては、上記式（５）を用いてデフォーカス量の補正を行ない、補正後のデフォーカス量ｄｚ２を算出する。そしてステップＳ２２０にてメインルーチンにリターンする。
【００８７】
次に補正値ｄｚ０の算出方法について説明する。図１２に示したように、撮影光学系のＦナンバーの増加に応じて、補正値ｄｚ０の絶対値も増加する。そこで補正値ｄｚ０は以下のような多項式で定義するのが好ましい。
【００８８】
ｄｚ０＝Ｄ０＋Ｄ１×Ｆ＋Ｄ２×Ｆ2      …（６）
ここで、Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２はメモリに記憶された定数、Ｆは焦点検出時の撮影光学系のＦナンバーである。
【００８９】
また、他の方法として、補正値ｄｚ０を、撮影光学系のＦナンバーや、焦点検出領域の座標（像高）の組み合わせで参照するルックアップテーブルとして記憶してもよい。
【００９０】
（第３の実施形態）
第１及び第２の実施形態は、焦点調節対象である主被写体の焦点調節結果に補正を加える実施形態を示した。以下に示す第３の実施形態は、撮影画像の全領域における焦点状態情報、いわゆるデフォーカスマップを作成する場合の実施形態を示す。
【００９１】
第１の実施形態に対して第３の実施形態の異なる部分は焦点検出サブルーチンのみであり、撮像装置の構成や、撮像装置の動作制御用メインフローは第１の実施形態と実質的に同一であるため、異なる部分のみについて説明する。
【００９２】
図１６は第３の実施形態における焦点検出サブルーチンのフロー図である。メインフローのステップＳ１１１から当サブルーチンのステップＳ３１１にジャンプすると、ステップＳ３１２において、プレビュー画像から被写体パターンを認識し、顔画像の判別や、撮影画面全体のコントラスト分析等を行なう。ステップＳ３１３では、ステップＳ３１２での認識結果から、焦点を合わせるべき主被写体を決定する。ステップＳ３１４では、ステップＳ３１２の結果から、主被写体と背景を合わせた被写界の全領域を複数領域に分割する。
【００９３】
続いてステップＳ３１５〜ステップＳ３２１では、分割された各領域に対して順番に（領域毎に）、焦点検出と誤差補正を行なう。まずステップＳ３１５では、最初の領域における焦点検出用の１対２像の信号列を創生する。ステップＳ３１６では、創生した焦点検出信号に対してシェーディング補正を施す。ステップＳ３１７では、シェーディング補正が施された２像の像ずれ量ｕを算出するための相関演算を行なう。
【００９４】
ステップＳ３１８では、本発明の課題である２像の誤差を補正するための補正値をメモリから読み出す。本実施形態における補正値は、第１の実施形態と同様のものを用いるため、詳しい説明は省略する。ステップＳ３１９では、読み出した補正値を用いて像ずれ補正を行なう。
【００９５】
ステップＳ３２０では、補正された像ずれ量を前述の式（２）に代入し、デフォーカス量を算出する。ステップＳ３２１では、分割された全ての領域において、デフォーカス量の算出が完了したか否かの判断を行なう。そして、算出が完了していなければステップＳ３１５に戻り、次の領域について同様の計算を行なう。
【００９６】
ステップＳ３２１で全領域のデフォーカス量算出が完了したと判断されたら、ステップＳ３２２に移行する。ステップＳ３２２では、ステップＳ３１４にて分割された各被写体領域に、各々のデフォーカス量計算結果を割り当て、いわゆるデフォーカスマップを作成する。ステップＳ３２３では、ステップＳ３１３で決定した主被写体領域におけるデフォーカス量を出力し、ステップＳ３２４でメインルーチンにリターンする。なお、ステップＳ３２３で出力された主被写体のデフォーカス量は、図１３のステップＳ１３１における合焦判定用に供される。
【００９７】
図１７は、第３の実施形態で作成されたデフォーカスマップの概念を説明する図である。図１７（ａ）は撮像素子で取得した被写体像を示している。このような被写体像に対して、図１６のステップＳ３１２及びＳ３１３の演算を行ない、人物の顔が主被写体であると判定する。すると、図１３のメインフローによる焦点調節制御が実行され、顔に対して合焦制御がなされる。
【００９８】
図１７（ｂ）は第３の実施形態の焦点検出サブルーチンにより作成されたデフォーカスマップである。前述の焦点調節動作により、人物の顔に焦点が合っている。すると、顔と略同一距離にある人物の胴体も含めて、人物全体のデフォーカス量は略ゼロとなっている。この領域をＤＥＦ０で示す。また、人物から後ろに遠ざかるにつれて、後ピン方向のデフォーカス量も大きくなる。図１７（ｂ）では、被写体像を４つの領域に統合し、各領域のデフォーカス量の大きさは、ＤＥＦ０＜ＤＥＦ１＜ＤＥＦ２＜ＤＥＦ３の関係になっている。
【００９９】
デフォーカスマップは、被写体認識の際の補助情報、画像のボケの解消や強調、３Ｄ画像生成時の視差情報として利用可能である。よって、デフォーカスマップの分解能は、使用目的に応じて適切な値を設定すればよい。
【０１００】
以上のごとく、第３の実施形態によれば、デフォーカスマップ作成時に、各領域のデフォーカス誤差を低減することができるため、精度のよいデフォーカス分布情報を得ることができる。
【０１０１】
（第４の実施形態）
上記の実施形態で用いた撮像素子は、すべての画素の光電変換部が２分割されているが、画素構造や画素配列が異なる撮像素子でも構わない。
【０１０２】
図１８は第４の実施形態の撮像素子の画素配列を示す。２１０は光電変換部が非分割、すなわち瞳分割機能を有しない画素である。２１１は光電変換部が２分割された画素で、その構造は第１の実施形態で説明したものと実質的に同一であり、画素２１０の間に所定のピッチで離散的に配置される。そして焦点検出時には画素２１１の出力を利用し、画像創生時にはすべての画素の出力を利用する。
【０１０３】
なお、第１乃至第４の実施形態における画素の光電変換部はＸ方向に分割されていたが、Ｙ方向、もしくはＸとＹの中間の斜め方向に分割したものでも構わない。また、光電変換部の分割数も１方向に２分割した形態に限定されるものではなく、Ｘ方向及びＹ方向の各々について複数に分割された撮像素子に適用することも可能である。
【０１０４】
（変形例）
第１の実施形態の撮像装置は、撮影光学系と、撮像素子を含むカメラ本体が一体となった実施形態を示したが、撮影光学系がカメラ本体に対して着脱可能な構成でも構わない。
【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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