(57)【要約】【課題】  焦点検出誤差を低減し、高速且つ高精度な合焦動作を行えるようにすること。【解決手段】  焦点検出用の画素を含む撮像素子（１０２）と、一対の焦点検出用の信号を用いて、合焦状態にするためのフォーカスレンズの駆動量を演算する演算手段と、演算されたフォーカスレンズの駆動量に基づいて合焦制御を行う合焦制御手段と、フォーカスレンズの駆動量の演算における、撮像装置及び撮影光学系の特性に起因する誤差を補正するための調整データを、外部情報処理装置から取得する取得手段と、調整データを記憶する記憶手段と、一対の焦点検出用の信号及び演算手段による演算の際に得られるデータに基づいて、調整データを求める算出手段と、記憶手段に記憶された調整データを、算出手段により求めた調整データで更新する更新手段とを有し、合焦制御手段は、記憶手段に記憶された調整データを用いて、前記フォーカスレンズの駆動量を演算する。【選択図】  図２
2015031754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系の異なる射出瞳の領域を通過した光束を光電変換して、一対の焦点検出用の信号を出力することが可能な焦点検出用の画素を含む、複数の画素から成る撮像手段と、
前記一対の焦点検出用の信号を用いて、合焦状態にするためのフォーカスレンズの駆動量を演算する演算手段と、
前記演算されたフォーカスレンズの駆動量に基づいて合焦制御を行う合焦制御手段と、
前記フォーカスレンズの駆動量の演算における、前記撮像装置及び前記撮影光学系の特性に起因する誤差を補正するための調整データを、外部情報処理装置から取得する取得手段と、
前記調整データを記憶する記憶手段と、
前記一対の焦点検出用の信号及び前記演算手段による演算の際に得られるデータに基づいて、調整データを求める算出手段と、
前記記憶手段に記憶された調整データを、前記算出手段により求めた調整データで更新する更新手段とを有し、
前記合焦制御手段は、前記記憶手段に記憶された調整データを用いて、前記フォーカスレンズの駆動量を演算することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記算出手段により求めた調整データを、前記外部情報処理装置に送信する送信手段を更に有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】
前記調整データは、前記撮像装置及び前記撮影光学系の特性に起因する前記一対の焦点検出用の信号のシェーディング偏差、前記一対の焦点検出用の信号の位相差を前記フォーカスレンズの駆動量に変換する補正係数の誤差、及び、合焦ずれの少なくともいずれか１つを調整するためのデータである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４】
前記撮像手段から得られた画像信号に基づく画像のコントラストに基づいて、合焦状態を判定する判定手段を更に有し、
前記算出手段は、前記合焦制御手段により得られた合焦状態における前記フォーカスレンズの位置と、前記判定手段によりコントラストに基づいて判定された合焦状態における前記フォーカスレンズの位置との誤差を前記合焦ずれを補正するための調整データとして算出することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮像手段の各画素は、マイクロレンズにより覆われており、
前記焦点検出用の画素の受光効率は、ズーム状態、フォーカスレンズの位置、絞りの状態、前記マイクロレンズの位置ずれ量に応じて変化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６】
撮影光学系の異なる射出瞳の領域を通過した光束を光電変換して、一対の焦点検出用の信号を出力することが可能な焦点検出用の画素を含む、複数の画素から成る撮像手段を有する撮像装置において、合焦制御の際に前記撮像装置及び前記撮影光学系の特性に起因する誤差を補正するための調整データを、複数の種類の撮影光学系と予め決められた異なる特性を有する複数の撮像装置の組み合わせについて記憶する記憶手段と、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の複数の撮像装置から、各撮像装置において算出された調整データを取得する取得手段と、
前記取得手段により取得した調整データを用いて、前記記憶手段に記憶された調整データを更新する更新手段と、
撮像装置からのリクエストに応じて、前記リクエストした撮像装置と、該撮像装置に装着された撮影光学系との組み合わせに対応する調整データを送信する送信手段と
を有することを特徴とする情報処理装置。
【請求項７】
前記調整データは、前記撮像装置及び前記撮影光学系の特性に起因する前記一対の焦点検出用の信号のシェーディング偏差、前記一対の焦点検出用の信号の位相差をフォーカスレンズの駆動量に変換する補正係数の誤差、及び、合焦ずれの少なくともいずれか１つを調整するためのデータであることを特徴とする請求項６に記載の情報処理装置。
【請求項８】
前記撮像手段の各画素は、マイクロレンズにより覆われており、
前記焦点検出用の画素の受光効率は、ズーム状態、フォーカスレンズの位置、絞りの状態、前記マイクロレンズの位置ずれ量に応じて変化することを特徴とする請求項７に記載の情報処理装置。
【請求項９】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置と、
請求項６乃至８のいずれか１項に記載の情報処理装置とからなるシステム。
【請求項１０】
撮影光学系の異なる射出瞳の領域を通過した光束を光電変換して、一対の焦点検出用の信号を出力することが可能な焦点検出用の画素を含む、複数の画素から成る撮像手段から、前記一対の焦点検出用の信号を出力する出力工程と、
演算手段が、前記一対の焦点検出用の信号を用いて、合焦状態にするためのフォーカスレンズの駆動量を演算する演算工程と、
合焦制御手段が、前記演算されたフォーカスレンズの駆動量に基づいて合焦制御を行う合焦制御工程と、
前記演算工程に先立って、取得手段が、前記フォーカスレンズの駆動量の演算における、前記撮像装置及び前記撮影光学系の特性に起因する誤差を補正するための調整データを、外部情報処理装置から取得する取得工程と、
記憶手段が、前記調整データを記憶する記憶工程と、
算出手段が、前記一対の焦点検出用の信号及び前記演算工程における演算の際に得られるデータに基づいて、調整データを求める算出工程と、
更新手段が、前記記憶手段に記憶された調整データを、前記算出工程で求めた調整データで更新する更新工程とを有し、
前記合焦制御工程では、前記記憶手段に記憶された調整データを用いて、前記フォーカスレンズの駆動量を演算することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項１１】
記憶手段が、撮影光学系の異なる射出瞳の領域を通過した光束を光電変換して、一対の焦点検出用の信号を出力することが可能な焦点検出用の画素を含む、複数の画素から成る撮像手段を有する撮像装置において、合焦制御の際に前記撮像装置及び前記撮影光学系の特性に起因する誤差を補正するための調整データを、複数の種類の撮影光学系と予め決められた異なる特性を有する複数の撮像装置の組み合わせについて記憶する記憶工程と、
取得手段が、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の複数の撮像装置から、各撮像装置において算出された調整データを取得する取得工程と、
更新手段が、前記取得工程で取得した調整データを用いて、前記記憶手段に記憶された調整データを更新する更新工程と、
送信手段が、撮像装置からのリクエストに応じて、前記リクエストした撮像装置と、該撮像装置に装着された撮影光学系との組み合わせに対応する調整データを送信する送信工程と
を有することを特徴とする情報処理装置の制御方法。
【請求項１２】
コンピュータに、請求項１１に記載の情報処理装置の制御方法の各工程を実行させるためのプログラム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のプログラムを格納した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、瞳分割機能を有する光電変換素子を用いて撮像及び位相差式焦点検出を行う撮像装置及びその制御方法、該撮像装置と通信して位相差式焦点検出に関する情報を処理する情報処理装置及びその制御方法、及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
撮影光学系と撮像素子を有する撮像装置において、位相差式の焦点検出により高速且つ高精度な焦点検出を行う技術が提案されている。このような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、得られた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】
このような位相差式焦点検出技術では、理想的には、合焦時に２像の信号列の強度が一致し、相対的像ずれ量もゼロになるはずである。しかしながら、光束の撮影光学系によるけられや撮影光学系の諸収差等により２像の一致度が低下し、焦点検出結果に誤差が生ずることがある。また、けられや諸収差等により、２像の相対的横ずれ量とデフォーカス量の比例関係も崩れる。従って、高精度な焦点検出を行うためにはこれらの誤差の解消が必要であり、そのための技術も開示されている。
【０００４】
例えば特許文献１には、撮像素子による位相差式の自動焦点調節動作（ＡＦ）を実行中に、撮像素子で取得した画像信号の高周波成分を処理したコントラスト情報の履歴を取得し、位相差ＡＦ完了後に該履歴情報を用いて合焦位置を補正する技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、複数回の位相差ＡＦ制御の履歴から、２像の位相差をデフォーカス量に変換するための係数の誤差を推定し、推定した誤差を解消する技術が開示されている。
【０００６】
また、特許文献３では、撮像装置のユーザーが焦点検出装置の校正作業を行い、校正データをサービスセンターに送信すると、サービスセンターの画像処理サーバが校正結果の正否を判断し、ユーザーに告知する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１３４３８９号公報
【特許文献２】特開２０１０−０２５９９７号公報
【特許文献３】特開２００４−１３８７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、位相差式焦点検出システムの誤差は、撮影光学系の光学状態（ズーム状態、フォーカスレンズ位置、Ｆナンバー等）に依存するとともに、焦点検出領域の位置（像高）によっても変化する。そのため、これらすべての組み合わせで補正値を得るためには、多大な手間を要する。この課題に鑑みると、特許文献１〜３で開示された方法では、以下の理由により誤差の解消が不十分である。
【０００９】
例えば、特許文献１及び特許文献２においては、一度補正値の取得が完了した焦点検出条件では、該補正値を利用することができるため、短時間で正確な合焦制御が可能である。しかしながら補正値の取得が完了していない条件では、補正値を得るための焦点検出動作に時間を要し、シャッターチャンスを逃してしまうという問題がある。
【００１０】
また、特許文献３においては、撮像装置で取得した校正データの信頼性判定精度は高まるが、校正データを取得した撮影条件以外での補正値を得る技術は開示されていない。
【００１１】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、焦点検出誤差を低減し、高速且つ高精度な合焦動作を行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、撮影光学系の異なる射出瞳の領域を通過した光束を光電変換して、一対の焦点検出用の信号を出力することが可能な焦点検出用の画素を含む、複数の画素から成る撮像手段と、前記一対の焦点検出用の信号を用いて、合焦状態にするためのフォーカスレンズの駆動量を演算する演算手段と、前記演算されたフォーカスレンズの駆動量に基づいて合焦制御を行う合焦制御手段と、前記フォーカスレンズの駆動量の演算における、前記撮像装置及び前記撮影光学系の特性に起因する誤差を補正するための調整データを、外部情報処理装置から取得する取得手段と、前記調整データを記憶する記憶手段と、前記一対の焦点検出用の信号及び前記演算手段による演算の際に得られるデータに基づいて、調整データを求める算出手段と、前記記憶手段に記憶された調整データを、前記算出手段により求めた調整データで更新する更新手段とを有し、前記合焦制御手段は、前記記憶手段に記憶された調整データを用いて、前記フォーカスレンズの駆動量を演算する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、焦点検出誤差を低減し、高速且つ高精度な合焦動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態における撮像装置及び情報処理装置を含むシステム構成図。
【図２】実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図。
【図３】実施形態における撮像素子の画素配列図。
【図４】実施形態における撮像素子の回路図。
【図５】オンチップマイクロレンズの製造誤差がない場合の撮影光学系と撮像素子の投影関係の説明図。
【図６】オンチップマイクロレンズの製造誤差がある場合の撮影光学系と撮像素子の投影関係の説明図。
【図７】カメラ本体製造時に調整情報を取得する装置の概念図。
【図８】実施形態における撮像装置製造時の各種調整工程のメインフローのフローチャート。
【図９】実施形態における撮像装置製造時のシェーディング調整サブルーチンのフローチャート。
【図１０】実施形態における撮像装置製造時の合焦ずれ調整サブルーチンのフローチャート。
【図１１】本実施形態における撮像装置製造時のプレディクション調整サブルーチンのフローチャート。
【図１２】本実施形態における撮像装置製造時のデータ処理サブルーチンのフローチャート。
【図１３】シェーディングに対するマイクロレンズの偏心の影響を説明する図。
【図１４】本実施形態におけるシェーディングデータの一例を示す図。
【図１５】本実施形態における合焦ずれ補正値の取得方法を説明する図。
【図１６】本実施形態における合焦ずれ補正値の一例を示す図。
【図１７】本実施形態におけるプレディクション誤差を説明する図。
【図１８】本実施形態におけるプレディクション補正係数の一例を示す図。
【図１９】撮像装置で行われる本実施形態の補正データ取得処理のメインフローのフローチャート。
【図２０】撮像装置における本実施形態の焦点検出サブルーチンのフローチャート。
【図２１】撮像装置における本実施形態の補正データ算出サブルーチンのフローチャート。
【図２２】補正データ算出時の撮影画像の一例を示す図。
【図２３】シェーディングデータの取得と該データの補正方法を説明する図。
【図２４】プレディクション補正係数の誤差補正方法を説明する図。
【図２５】合焦ずれ補正値の取得可能領域を説明する図。
【図２６】本実施形態における更新されたシェーディングデータの一例を示す図。
【図２７】本実施形態におけるサーバコンピュータの構成を示すブロック図。
【図２８】サーバコンピュータにおける本実施形態のデータ編集のフローチャート。
【図２９】本実施形態におけるサーバコンピュータで編集された補正データの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
図１は本実施形態に係る撮像装置及び情報処理装置が接続されるシステム構成図であり、撮像装置１００、製造工場３００、サービス拠点４００が、インターネット網５００を介して通信可能に相互に接続されている。撮像装置１００は焦点調節機能や無線通信機能を備えている。製造工場３００は撮像装置１００を製造する製造工場で、焦点調節機能の調節装置や、調整データの処理を行う情報処理装置を含む。サービス拠点４００は、販売された撮像装置の修理、調整を行うとともに、調整データの処理を行う情報処理装置を含む。インターネット網５００は、撮像装置１００、製造工場３００、サービス拠点４００を相互に接続し、これらの機器間でのデータ通信を媒介する。
【００１７】
図２は、本実施形態に係る撮像装置１００の構成を示すブロック図で、主に、撮像機能を有するカメラ本体１０１と、撮影光学系を内蔵し、カメラ本体１０１に対して着脱可能な交換レンズ１５１とから構成される。交換レンズ１５１において、第１レンズ群１５２は撮影光学系（結像光学系）の先端に配置され、光軸方向に移動可能に保持される。絞り１５３は、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調節用シャッタとしての機能も備える。絞り１５３及び第２レンズ群１５４は一体となって光軸方向に駆動され、第１レンズ群１５２の移動動作との連動により、変倍作用（ズーム機能）をなす。第３レンズ群１５５は、光軸方向の移動により、焦点調節を行うフォーカスレンズ群である。
【００１８】
レンズＣＰＵ（ＬＣＰＵ）１６１は、以下に説明するズーム制御、絞り制御、フォーカシング制御を行う。また、レンズＣＰＵ１６１はレンズ側マウント１６６を介して、後述するカメラＣＰＵ１２１と通信を行う。
【００１９】
ズームアクチュエータ１６２は、レンズＣＰＵ１６１の指令に基づき、第１レンズ群１５２から第２レンズ群１５４を駆動して変倍操作を行う。絞りアクチュエータ１６３は、レンズＣＰＵ１６１の指令に基づき、絞り１５３の開口制御を行う。フォーカスアクチュエータ１６５は、レンズＣＰＵ１６１の指令に基づき、第３レンズ群１５５を駆動してフォーカシング制御を行う。
【００２０】
次にカメラ本体１０１の構成について説明する。撮像素子１０２はＣＭＯＳイメージセンサとその周辺回路で構成され、横方向にＭ画素、縦方向にＮ画素の受光画素が正方配置され、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。
【００２１】
無線通信回路１０３は、インターネット等のネットワークを通じてサーバ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。姿勢センサ１０４は、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。
【００２２】
カメラＣＰＵ（ＣＣＰＵ）１２１は、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、画像処理と記録等の一連の動作を実行する。
【００２３】
撮像素子駆動回路１２２は、撮像素子１０２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変換してカメラＣＰＵ１２１に送信する。送受信回路１２３は、無線通信回路１０３を介して、カメラから撮影画像や調整用データをサーバコンピュータに送信したり、サーバコンピュータから各種情報を受信する。姿勢検知回路１２４は、姿勢センサ１０４の出力信号から、カメラの姿勢を判別する。画像処理回路１２５は、撮像素子１０２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う。
【００２４】
ＬＣＤ等の表示器１３１は、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。操作スイッチ群１３２は、電源スイッチ、撮影スイッチ、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。着脱可能なフラッシュメモリ１３３は、動画及び静止画を含む撮影済み画像や、後述する焦点検出時の補正情報を記録する。通信制御回路１４１は、カメラ側マウント接点１４６、及びレンズ側マウント１６６を介してレンズＣＰＵ１６１と通信する。
【００２５】
図３は本実施形態における撮像素子１０２の画素配列を示したもので、２次元ＣＭＯＳイメージセンサの縦（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。ベイヤー配列のカラーフィルタが適用され、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。各画素２１１において、円２１１ｉはオンチップマイクロレンズを表わし、オンチップマイクロレンズ２１１ｉの内側に配置された複数の多角形はそれぞれ光電変換部である。
【００２６】
本実施形態では、すべての画素２１１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３次元（３Ｄ）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ることができる。
【００２７】
ここで、位相差式焦点検出を行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３のオンチップマイクロレンズ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の分割、いわゆる瞳分割を行う。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、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、所定領域の焦点ずれ量、すなわちデフォーカス量を検出することができる。なお、撮像素子１０２は、例えば、本発明人による特開平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。
【００２８】
図４は本実施形態の撮像素子１０２における読み出し回路の構成を示したもので、４５１は水平走査回路、４５３は垂直走査回路である。そして各画素の境界部には、垂直読み出し線４５２ａ及び４５２ｂと、垂直走査ライン４５４ａ及び４５４ｂが配線され、各光電変換部２１１ａ及び２１１ｂからは垂直読み出し線４５２ａ及び４５２ｂを介して信号が外部に読み出される。
【００２９】
なお、本実施形態の撮像素子１０２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り、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。
【００３０】
図５は本実施形態の撮像装置１００において、撮影光学系の射出瞳面と、撮像素子１０２の所定像高に配置された２つの画素が備える光電変換部２１１ａ及び２１１ｂの共役関係を説明する図である。撮影光学系の射出瞳は、撮影光学系の像面から観察した光束透過開口の虚像である。ここで、光束透過開口を形成する部材は、絞り開放時は撮影光学系を構成する個別レンズを保持する鏡筒部材、小絞り時は光量調節用の絞り部材となる。すなわち、開放と小絞り時とでは射出瞳を形成する部材が異なるため、射出瞳の形状や像面からの距離は厳密には異なるが、ここでは説明を簡略化するため、円で近似した絞り開口の虚像を射出瞳とする。
【００３１】
このような系において、撮影光学系を通過する光束は撮像素子１０２のオンチップマイクロレンズ２１１ｉを介して光電変換部２１１ａ及び２１１ｂに到達する。そこで光束の受光効率を高めるためにはオンチップマイクロレンズ２１１ｉの形状を最適設計する必要がある。すなわち、撮像素子のオンチップマイクロレンズ２１１ｉは光電変換部と撮影光学系の射出瞳を投影関係（共役関係）にする役目を担っている。そして、オンチップマイクロレンズの形状は、射出瞳と光電変換部の投影像ができる限り一致するように最適設計がなされる。しかしながら撮影光学系の射出瞳は一般にズーム状態で変化する。また、撮像装置がレンズ交換システムの場合は、装着されるレンズの機種によっても射出瞳特性が異なる。そこで、撮影光学系が替わっても上記共役条件が理想状態から乖離しないように、代表的な射出瞳を定義し、これに対してオンチップマイクロレンズの最適形状設計がなされる。ここで、マイクロレンズの設計パラメータとしては、マイクロレンズの光学パワーと、像高に応じた光軸偏心量が特に重要である。
【００３２】
図５（ａ）において、２つの楕円は撮影光学系の射出瞳を表わす。ここでは射出瞳は上述したように、絞り開口の虚像であり、絞り値、すなわちＦナンバーに応じて大きさが変化する。ＥＰ（Ｆ２．８）はＦナンバーが２．８の時の射出瞳、ＥＰ（Ｆ５．６）はＦナンバーが５．６の時の射出瞳である。Ｚｅｐは射出瞳距離で、ズーム状態やフォーカス状態に応じて変化する。
【００３３】
被写体像を光電変換するための画素２１１のうち、２１１−０は撮影光学系の光軸上、すなわち像高ゼロに位置する画素、また、２１１−１は光軸からＸ軸方向に所定量偏心離間した画素とする。すべての画素は、最下層より、光電変換部２１１ａ及び２１１ｂ、配線層２１１ｅないし２１１ｇ、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２１１ａ及び２１１ｂはオンチップマイクロレンズ２１１ｉによって撮影光学系内の所定面に投影される。その投影像をＰＤａ及びＰＤｂで示す。
【００３４】
ここで、各画素２１１のマイクロレンズ２１１ｉの光軸は、像高に比例した微小量だけ、光電変換部２１１ａ及び２１１ｂに対して偏心している。よって、光軸から離間した画素２１１−１の光電変換部２１１ａ及び２１１ｂの投影像は、像高ゼロの画素２１１−０の光電変換部２１１ａ及び２１１ｂの投影像と、所定距離の面において一致する。この面をセンサ瞳面、像面からの距離をセンサ瞳距離Ｚｉｍと称することにする。センサ瞳面上においては、各画素２１１の光電変換部２１１ａ及び２１１ｂの投影像は、該画素の位置（像高）とは無関係に、原理的にはすべて一致する。なお、図５（ａ）では、撮影光学系の射出瞳距離Ｚｅｐに対してセンサ瞳距離Ｚｉｍが小となっている。
【００３５】
図５（ｂ）は、撮影光学系の射出瞳面上における、撮影光学系の射出瞳と光電変換部２１１ａ及び２１１ｂの投影像の平面図である。２つの円は撮影光学系の射出瞳で、大円ＥＰ（Ｆ２．８）はＦナンバー２．８に、小円ＥＰ（Ｆ５．６）はＦナンバー５．６に対応する。
【００３６】
実線の多角形は、撮影光学系の光軸上に位置する画素２１１−０内の光電変換部２１１ａ及び２１１ｂの投影像で、光電変換部２１１ａの投影像がＰＤ０ａ、光電変換部２１１ｂの投影像がＰＤ０ｂである。従って、撮影光学系の射出瞳ＥＰ（Ｆ２．８）もしくはＥＰ（Ｆ５．６）と、光電変換部２１１ａ及び２１１ｂの投影像ＰＤ０ａ及びＰＤ０ｂの共通領域が、各光電変換部が受光する有効光束となる。ここでは、２つの光電変換部２１１ａ及び２１１ｂの投影像ＰＤ０ａ及びＰＤ０ｂの対称軸と、射出瞳の中心を通る軸が一致しているため、２つの光電変換部２１１ａ及び２１１ｂの受光量は等しい。
【００３７】
一方、破線の多角形は、軸外の所定像高に位置する画素２１１−１内の光電変換部２１１ａ及び２１１ｂの投影像で、光電変換部２１１ａの投影像がＰＤ１ａ、光電変換部２１１ｂの投影像がＰＤ１ｂである。図５（ａ）に示したように、撮影光学系の射出瞳距離Ｚｅｐとセンサ瞳距離Ｚｉｍは異なっている。そのため、射出瞳面に投影された２つの光電変換部２１１ａ及び２１１ｂの対称軸は、撮影光学系の射出瞳に対して偏心し、２つの光電変換部２１１ａ及び２１１ｂの受光量は差異を生ずる。偏心量は、画素の像高に比例し、かつ射出瞳距離Ｚｅｐとセンサ瞳距離Ｚｉｍの差分にも比例する。このため、２つの光電変換部２１１ａ及び２１１ｂの受光量の違いは、画素の像高に比例し、かつ射出瞳距離Ｚｅｐとセンサ瞳距離Ｚｉｍの差分にも比例する。
【００３８】
図５（ｃ）は、図５（ａ）及び（ｂ）に示す特性を有する撮像装置を用いて均一輝度面を撮影した場合の、Ｘ方向に並んだ複数画素の各光電変換部２１１ａ及び２１１ｂが出力する信号強度を説明する図である。図５（ｃ）において、横軸Ｘは撮像面上のＸ座標、すなわち像高を表し、縦軸は各像高の光電変換部２１１ａ及び２１１ｂが出力する信号強度であり、各光電変換部が受光する光量と等価である。
【００３９】
本実施形態に関わる撮像装置においては、二分割された光電変換部の信号を用いて焦点検出を行う。よって、均一輝度面を撮影する場合、撮影光学系のズーム状態やフォーカス状態、及び画素の位置（像高）に関わらず、一対の光電変換部の出力が常に等しくなるのが理想である。しかしながら、現実の撮像装置では、撮影光学系の設計上の制約や、撮像素子の製造誤差により、一対の出力は一定値とならない。この理想値からの乖離をシェーディング偏差と称する。
【００４０】
図５（ｃ）において、Ａ像（Ｆ２．８）で示した曲線は、撮影光学系の絞り値（Ｆナンバー）がＦ２．８の場合における、複数の光電変換部２１１ａの信号の強度分布を示す。同様に、Ｂ像（Ｆ２．８）で示した曲線は、撮影光学系の絞り値がＦ２．８の場合における、複数の光電変換部２１１ｂの信号の強度分布を示す。同様に、Ａ像（Ｆ５．６）及びＢ像（Ｆ５．６）で示した曲線は、撮影光学系の絞り値がＦ５．６の場合における、複数の光電変換部２１１ａ及び２１１ｂの信号の強度分布を示す。図５（ｃ）に示すように、Ａ像とＢ像の信号強度は像高ゼロにおいて等しく、像高とともに両者が乖離していき、両信号の大小関係は、像高ゼロを挟んで逆転する。また、Ｆナンバーが大きいほど、すなわち小絞りになるほど、両信号の乖離が大きくなることが判る。
【００４１】
このように、１対２像のシェーディング偏差は、撮影光学系の光学特性と、着目する像高に応じて変化する。よって、正確な焦点検出を行うためには、このシェーディング偏差を何らかの手段で補正し、２像の強度を正規化してから焦点検出演算を行う必要がある。その具体的な手法は後述する。
【００４２】
次に、撮像素子が備えるオンチップマイクロレンズの製造誤差の影響について説明する。図５で説明した撮像素子は、オンチップマイクロレンズの製造誤差による偏心がゼロと仮定したものである。一方で、現実の撮像素子は、その製造工程において、各構造体の高さ方向（光軸方向）や平面方向（像高方向）に所定の寸法誤差を生じる。そして、オンチップマイクロレンズの偏心誤差は、その量が微小であっても、センサ瞳面上における光電変換部の投影像を大きく偏心させる。
【００４３】
図６は製造時にオンチップマイクロレンズの偏心が生じた撮像素子１０２における、撮影光学系の射出瞳面と、撮像素子１０２の光電変換部２１１ａ及び２１１ｂの共役関係を説明する図であり、図６（ａ）〜（ｃ）は、図５（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ対応する。まず図６（ａ）において、画素２１１−０及び２１１−１が備えるマイクロレンズ２１１ｉは、設計値、すなわち図５（ａ）に示した基準状態に対してＸ軸の正方向に微小量偏心している。すると、センサ瞳面における光電変換部２１１ａ及び２１１ｂそれぞれの投影像も、基準状態に対してＸ軸の正方向に所定量偏心する。
【００４４】
図６（ｂ）は、撮影光学系の射出瞳面上における、撮影光学系の射出瞳と光電変換部２１１ａ及び２１１ｂの投影像の平面図である。２つの円は撮影光学系の射出瞳である。実線で描いた多角形は、撮影光学系の光軸上に位置する画素２１１−０内の光電変換部２１１ａ及び２１１ｂの投影像で、光電変換部２１１ａの投影像がＰＤ０ａ、光電変換部２１１ｂの投影像がＰＤ０ｂである。ここで、画素２１１−０のマイクロレンズ２１１ｉが設計値に対して偏心しているため、像高ゼロの画素２１１−０であっても、２つの光電変換部２１１ａ及び２１１ｂの投影像ＰＤ０ａ及びＰＤ０ｂの対称軸と、射出瞳の中心軸は一致しない。そのため、２つの光電変換部２１１ａ及び２１１ｂの受光量には相違が生ずる。
【００４５】
また破線で描いた軸外画素の投影像ＰＤ１ａ及びＰＤ１ｂも、図５（ｂ）の基準位置に対してＸ軸上正方向に変位している。
【００４６】
図６（ｃ）は、図６（ａ）及び（ｂ）の特性を有する撮像装置を用いて均一輝度面を撮影した場合の、Ｘ方向に並んだ複数画素の各光電変換部２１１ａ及び２１１ｂが出力する信号強度特性、すなわちシェーディング現象を説明する図である。図６（ｃ）の信号強度特性は、図５（ｃ）の基準状態での波形を、像高Ｘ方向に所定量だけ平行移動した波形とおおむね等しい。そしてこの平行移動量は、オンチップマイクロレンズ２１１ｉの製造誤差に起因する偏心量に比例するとともに、撮影光学系の射出瞳距離やＦナンバーによっても変化する。
【００４７】
図５及び図６で説明したように、焦点検出用１対２像における受光効率の理想状態からの乖離、すなわちシェーディング偏差は、撮影光学系の特性、焦点検出時の像高、及び撮像素子の製造誤差等、多くの因子で変化することが判る。
【００４８】
●製造工場における処理
図７は、撮像装置１００の製造工場３００における、撮像装置１００の各種調整情報を取得する装置の構成図である。図７（ａ）において、調整台３１１には、被検対象であるカメラ本体１０１が固定され、調整用基準レンズ３５０が装着される。調整用基準レンズ３５０は、図２に示した市販の交換レンズ１５１と同一機能を有するが、光学収差や各種製造誤差が厳密に管理されている。調整用ＰＣ３２１は、カメラ本体１０１と通信可能に接続され、各種調整値取得のための制御を行う。製造工場３００内に設置されたサーバコンピュータ３３１は、複数の製造・調整ラインにある個別の調整用コンピュータのデータを統合するとともに、インターネット網５００を介して、外部のサーバと通信可能になっている。
【００４９】
シェーディング補正用の拡散光源３５１は、拡散パネルの背後に白色ＬＥＤアレイを備えた、均一輝度の面発光光源である。光源３５１は調整用基準レンズ３５０の広角端における撮影画角を包含する大きさを有している。そして光源３５１は移動台３５２上に設置され、調整用基準レンズ３５０の撮影光路に挿入／退避可能となっている。
【００５０】
近距離撮影用調整チャート３５３は、移動台３５４上に設置され、調整用基準レンズ３５０の撮影視野に挿入／退避可能となっている。遠距離撮影用調整チャート３５５は、調整台３１１に固定される。
【００５１】
図７（ｂ）は近距離撮影用調整チャート３５３の平面図で、基準レンズ３５０の広角端における撮影視野を包含する大きさを有し、複数の空間周波数を有する縦線と横線のパターン群がＸ方向及びＹ方向に所定間隔で配置されている。遠距離撮影用調整チャート３５５には、撮影距離に応じてチャート３５３を拡大したものが用いられる。
【００５２】
次に、図８から図１５を参照して、図７の調整装置により行われる撮像装置製造時の各種調整工程と、得られた調整データの構成について説明する。
【００５３】
図８は調整用ＰＣ３２１の制御により行われる撮像装置製造時の各種調整工程のメインフローであり、図７に示したカメラ本体１０１内のマイクロコンピュータと通信し、カメラ本体１０１に各種調整動作を実行させたのち、最後に調整データの処理を行う。
【００５４】
工程管理者もしくは工程管理プログラムが調整開始を指示すると、Ｓ１０１において撮影光路中に図７の拡散光源３５１を侵入させる。Ｓ１１１では、カメラ本体１０１に対してシェーディング調整のコマンドを送信する。シェーディング調整が終了すると、Ｓ１２１では拡散光源３５１を撮影光路から退避させ、代わりに近距離撮影用調整チャート３５３を撮影光路中に侵入させる。Ｓ１３１ではカメラ本体１０１に合焦ずれ調整のコマンドを送信し、Ｓ１５１では同様にプレディクション調整のコマンドを送信する。Ｓ１７１では各調整動作で得られたデータをカメラ本体１０１から受信してデータ処理を行い、データ処理が終わると調整工程が終了する。
【００５５】
図９は、図８のＳ１１１で行われるシェーディング調整サブルーチンを実行する際の、カメラ本体１０１の動作を示すフローチャートである。サブルーチンが開始されると、Ｓ１１２において調整用基準レンズ３５０のＣＰＵと通信して、まず、撮影光学系のズーム状態を所定の状態、例えば広角端にセットする。Ｓ１１３ではフォーカスレンズ群を所定位置、たとえば無限端にセットする。Ｓ１１４では、所定のＦナンバー、例えばＦ２．８となるように絞りを駆動する。この光学状態でＳ１１５にて撮像素子１０２は拡散光源３５１を撮影する。
【００５６】
Ｓ１１６では、すべての光学状態の組み合わせで拡散光源の撮影が完了したか否かを判断し、完了していなければＳ１１２に戻って光学状態を変更し、拡散光源の撮影を繰り返し実行する。ここで、光学状態の組み合わせの一例として、ズーム状態は広角端と望遠端、フォーカス状態は無限端と至近端、絞り状態は開放から最小絞りまで合計６段の条件とする。この場合、組み合わせの個数は２×２×６＝２４となるので、Ｓ１１５の撮影回数は２４回となる。すべての光学条件で撮影が完了すると、Ｓ１１６からＳ１１７に移行し、カメラ本体１０１が取得した画像データを調整用ＰＣ３２１に送信し、図８のメインルーチンにリターンする。
【００５７】
図１０は、図８のＳ１３１で行われる合焦ずれ調整サブルーチンを実行する際の、カメラ本体１０１の動作を示すフローチャートである。まず、合焦ずれ現象について説明する。撮影された画像の合焦の定義は、所定の空間周波数を有する被写体像において、そのコントラスト値が最大になっている状態のことであり、そのようなフォーカスレンズ群の停止位置が合焦位置である。これに対して、位相差式焦点検出システムでは、撮影光学系の射出瞳を２分割して取得した１対２像の相対的な横ずれ量が最小となるフォーカスレンズ群の停止位置を合焦位置としている。撮影光学系が無収差であれば、これら２つの合焦位置は一致するが、通常の撮影光学系は球面収差やコマ収差があるため、２つの合焦位置には微小なずれを生ずる。そこで、両者のずれ量を合焦ずれ補正値として予め把握し、焦点検出結果に合焦ずれ補正値を加えて、フォーカスレンズ群の目標停止位置を求める必要がある。合焦ずれ調整サブルーチンは、このずれ量を求めるサブルーチンである。このサブルーチンを実行する際は、図７におけるチャート３５３もしくは３５５が撮影光路中にセットされている。
【００５８】
サブルーチンが開始されると、Ｓ１３２において調整用基準レンズ３５０のＣＰＵと通信して、撮影光学系のズーム状態を所定の状態、例えば広角端にセットする。Ｓ１３３ではフォーカスレンズ群を撮影用チャートの距離に応じた所定位置にセットする。撮影用チャートが近距離撮影用調整チャート３５３の場合は、これに対応する距離、例えば２ｍに対応する位置にフォーカスレンズ群を駆動する。Ｓ１３４では、所定のＦナンバー、例えばＦ２．８となるように絞りを駆動する。
【００５９】
Ｓ１３５では、フォーカスレンズ群を合焦近傍位置から微小量だけ所定方向、例えば無限方向に駆動する。ここで撮影光学系のＦナンバーをＦ、許容錯乱円径をδとすると、像面上の許容焦点深度はＦ×δになるので、この微小量は許容深度Ｆδの半分程度にするのが適当である。この状態で、Ｓ１３６にて撮像素子１０２は調整用チャートを撮影する。
【００６０】
Ｓ１３７では、合焦位置近傍でのフォーカス微小駆動による撮影が完了したか否かを判断し、完了していなければＳ１３５に戻ってフォーカスレンズ群を更に微小駆動し、調整用チャートの撮影を繰り返し実行する。ここで、フォーカス微小駆動撮影の組み合わせの一例について説明する。微小駆動前の初期位置に対して、１回当たりの微小駆動量は（１／２）×Ｆδ、駆動範囲は初期位置に対して±２Ｆδと仮定する。この範囲を（１／２）×Ｆδの刻みで往復動作させ、各停止位置でチャート撮影を行うと、撮影回数は１７回となる。フォーカス微小駆動による撮影が完了すると、Ｓ１３７からＳ１３８に移行する。
【００６１】
Ｓ１３８では、すべての光学状態の組み合わせで調整用チャートの撮影が完了したか否かを判断し、完了していなければＳ１３２に戻って光学状態を変更し、チャートの撮影を繰り返し実行する。ここで、光学状態の組み合わせの一例として、ズーム状態は広角端と望遠端、フォーカス状態は近距離撮影用調整チャート３５３に対応する距離と遠距離撮影用調整チャート３５５に対応する距離である。また絞り状態は開放と１段絞り込んだ状態の２条件が選定される。そして、フォーカスの微小駆動条件は先に説明したように１７であるので、組み合わせの個数は２×２×２×１７＝１３６となるので、Ｓ１３６での撮影回数は１３６回となる。すべての光学条件で撮影が完了すると、Ｓ１３８からＳ１３９に移行し、カメラ本体１０１が取得した画像データを調整用ＰＣに送信し、図８のメインルーチンにリターンする。
【００６２】
図１１は、図８のＳ１５１で行われるプレディクション調整サブルーチンを実行する際の、カメラ本体１０１の動作を示すフローチャートである。まず、合焦制御時のプレディクション動作について説明する。位相差式焦点検出システムでは、焦点検出用１対２像の相対的な横ずれ量ΔＸと、デフォーカス量ＤＥＦが略比例関係にあるため、両者の比例係数Ｐが既知であれば、算出された横ずれ量からデフォーカス量を予測することが可能である。このように、１対２像の情報から焦点ずれ量と焦点ずれ方向を算出してフォーカスレンズ群駆動し、所定のデフォーカス状態から一気に合焦に至らしめる動作を、ここではプレディクション動作と呼ぶ。ここで、比例係数Ｐは、焦点検出時の１対の光束の基線長によって決まるが、基線長は図５（ａ）から明らかなように、撮影光学系の射出瞳面における、２つの光電変換部の投影像の重心間隔である。そしてこの重心間隔は、撮影光学系の射出瞳と、射出瞳面における光電変換部投影像の設計値から算出することができる。ここで、前者は設計値で代用しても大きな誤差は無いが、後者は設計値のみで正確な値を推定するのは困難である。その理由は以下のとおりである。
【００６３】
図５（ｂ）では、光電変換部２１１ａ及び２１１ｂの投影像ＰＤ０ａ及びＰＤ０ｂは単純な多角形で描いていたが、現実にはオンチップマイクロレンズの光学収差や、画素サイズの微小性に依る光波の回折ぼけで、投影像も輪郭のぼけたものになる。そして、そのぼけ具合はオンチップマイクロレンズの形状ばらつきや、光電変換部２１１ａ及び２１１ｂとの距離（層間膜厚）の製造ばらつきで変化する。すなわち、光電変換部２１１ａ及び２１１ｂの投影像は、収差や回折による複雑化に加えて、製造誤差によるばらつきが重畳されるため、その特性を設計条件から厳密に定義することが困難である。よって、プレディクション動作の精度を高めるためには、撮像素子１０２の製造誤差を考慮した補正が必要である。このような背景に基づいて、以下のプレディクション調整フローが実行される。なお、このサブルーチン実行時にも、図７におけるチャート３５３もしくは３５５が撮影光路中にセットされている。
【００６４】
サブルーチンが開始されると、Ｓ１５２において調整用基準レンズ３５０のＣＰＵと通信して、撮影光学系のズーム状態を所定の状態、例えば広角端にセットする。Ｓ１５３ではフォーカスレンズ群を撮影用チャートの距離に応じた所定位置にセットする。撮影用チャートが近距離撮影用調整チャート３５３の場合は、これに対応する距離、例えば２ｍに対応する位置にフォーカスレンズ群を駆動する。Ｓ１５３では、所定のＦナンバー、例えばＦ２．８となるように絞りを駆動する。
【００６５】
Ｓ１５５では、フォーカスレンズ群を合焦近傍位置から所定の大きさだけ所定方向、例えば無限方向に駆動する。ここで撮影光学系のＦナンバーをＦ、許容錯乱円をδとすると、像面上の許容深度はＦ×δになるので、Ｓ１５５での駆動量は許容深度Ｆδの１００倍程度にするのが適当である。すなわち、図１０の合焦ずれ調整サブルーチンにおけるフォーカスレンズ群の駆動量は、最大でも±２Ｆδであったのに対して、プレディクション調整サブルーチンではその数１０倍から数１００倍という、かなり大きな量を駆動する。この状態で、Ｓ１５６にて撮像素子１０２は調整用チャートを撮影する。
【００６６】
Ｓ１５７では、大デフォーカスでの撮影が完了したか否かを判断し、完了していなければＳ１５５に戻ってフォーカスレンズ群を合焦位置に対して反対方向、すなわち至近方向に同じ駆動量だけ駆動し、調整用チャートの撮影を繰り返し実行する。ここで、大デフォーカス駆動撮影の組み合わせの一例について説明する。合焦とみなされる初期位置に対して、駆動量は最低で両方向に各１回、すなわちデフォーカス量換算で±１００Ｆδの駆動状態で撮影を行う。また、プレディクション特性はデフォーカス量に対して非線形の可能性があるため、±５０Ｆδや、±２００Ｆδの駆動を行って撮影しても良い。合焦位置と±１００Ｆδでの撮影を行う場合は、撮影回数は３回となる。大デフォーカス駆動による撮影が完了すると、Ｓ１５７からＳ１５８に移行する。
【００６７】
Ｓ１５８では、すべての光学状態の組み合わせで調整用チャートの撮影が完了したか否かを判断し、完了していなければＳ１３２に戻って光学状態を変更し、チャートの撮影を繰り返し実行する。ここで、光学状態の組み合わせの一例として、ズーム状態は広角端と望遠端、フォーカス状態は近距離撮影用調整チャート３５３に対応する距離と遠距離撮影用調整チャート３５５に対応する距離である。また絞り状態は開放から最小絞りまで１段刻みで計６段の条件が選定される。そして、大デフォーカス駆動条件は先に説明したように３である。すると、組み合わせの個数は２×２×６×３＝７２となるので、Ｓ１５６での撮影回数は７２回となる。すべての光学条件で撮影が完了すると、Ｓ１５８からＳ１５９に移行し、カメラ本体１０１が取得した画像データを調整用ＰＣに送信し、図８のメインルーチンにリターンする。
【００６８】
以上のようにして、カメラ本体１０１が図９から図１１の各調整サブルーチンを実行すると、調整用ＰＣ３２１は図８のＳ１７１において、データ処理サブルーチンを実行する。
【００６９】
図１２は、Ｓ１７１で行われる調整用ＰＣにおけるデータ処理サブルーチンのフローチャートである。サブルーチンが開始されると、Ｓ１７２からＳ１７４において、シェーディング偏差を算出するためのデータの処理を行う。まずＳ１７２では、図９のＳ１１５で取得した拡散光源の撮影データに基づき、オンチップマイクロレンズ２１１ｉの偏心に関する情報を算出する。その原理を図１３に示す。
【００７０】
図１３（ａ）は、調整用基準レンズ３５０の射出瞳と、被検対象となるカメラ本体１０１の撮像素子１０２の投影関係を示す図である。撮影光学系の射出瞳距離はＺｅｐ、絞り値はＦ５．６とする。また撮像素子１０２については、像高の異なる３つの画素を描いている。画素２１１−０は像高ゼロ、画素２１１−１は負の所定像高、画素２１１−２は正の所定像高にある画素であり、撮像素子１０２のセンサ瞳距離はＺｉｍである。そして、オンチップマイクロレンズ２１１ｉの製造誤差による偏心は、Ｘ軸の正方向に生じているものとする。従って、中央画素２１１−０の２つの光電変換部２１１ａ及び２１１ｂの中点を射出瞳面に投影すると、その投影位置はＸ軸の正方向に所定量だけ偏心している。よって、この偏心量を角度θｉｍで表したものを、センサ瞳ずれ角と定義する。
【００７１】
上述のように、オンチップマイクロレンズ２１１ｉが偏心している場合、中央画素２１１−０の光電変換部２１１ａ及び２１１ｂの射出瞳面への投影像は、撮影光学系の射出瞳に対して偏心する。そのため画素２１１−０の１対２個の光電変換部２１１ａ及び２１１ｂの受光効率は同一ではない。一方で、Ｘ軸上正方向の像高にある画素２１１−２においては、光電変換部の投影像は撮影光学系の射出瞳に対して偏心していないため、画素２１１−２の１対２個の光電変換部の受光効率は等しい。
【００７２】
そのため、図１３（ａ）に示すような撮像素子１０２におけるシェーディングデータ、すなわち均一輝度面を撮影した際の１対２像の信号強度は、図１３（ｂ）のようになる。ここで、Ａ像（Ｆ５．６）とＢ像（Ｆ５．６）の波形が交差する位置の画素が、図１３（ａ）の画素２１１−２に対応する。よって、図１３（ｂ）から画素のＸ座標Ｘｃｒｓを算出し、図１３（ａ）を参照することでセンサ瞳ずれ角θｉｍを算出することができる。途中の計算式は省略し、結果のみ記述するが、θｉｍは以下の式（１）
θｉｍ＝（１／Ｚｉｍ−１／Ｚｅｐ）・Ｘｃｒｓ      …（１）
【００７３】
で算出される。
次いで、図１２のＳ１７３ではシェーディングデータの多項式近似を行う。一般にシェーディングデータは図１３（ｂ）に示すように、単純な曲線の場合が多い。従って、この曲線を例えば以下のような二次の多項式
Ａ像出力＝ＳＨa2・Ｘ2+ＳＨa1・Ｘ +ＳＨa0
Ｂ像出力＝ＳＨb2・Ｘ2+ＳＨb1・Ｘ +ＳＨb0    …（２）
【００７４】
で近似することができる。ここで、ＳＨa2ないしＳＨb0は係数、Ｘは画素２１１の像高である。
Ｓ１７２及びＳ１７３の処理で得られたシェーディングデータはＳ１７４において以下のように整理される。図１４は、Ｓ１７４で生成したシェーディングデータの一例である。
【００７５】
まず先頭には、被検対象であるカメラ本体１０１、すなわちカメラの機種名と製造時のシリアルナンバーが記録され、ついでＳ１７２で算出されたセンサ瞳ずれ角θｉｍの値が記録される。ついでＳ１７３で算出されたシェーディングデータを多項式近似した結果の各係数が一覧表（ルックアップテーブル）として記録される。本実施形態においては、シェーディングデータ取得時のズーム状態は広角端と望遠端の２種であったが、シェーディングデータは主として射出瞳距に依存し、それに加えてレンズ機種依存性も多少は存在する。従って、本実施形態では、シェーディングデータは汎用データと個別データに分けて記録される。図１４に示したデータにおいて、汎用データのパラメータは射出瞳距離とＦナンバーとなっている。一例として調整用基準レンズ３５０の広角端の射出瞳距離を８０ｍｍ、望遠端の射出瞳距離を１５０ｍｍとすると、図１４の一覧表に示すように、射出瞳距離が８０の欄と１５０の欄は実測値に基づいた係数が記録される。また、射出瞳距離１００及び２００に対応する実測値は無いため、８０と１５０における各係数から線形補間で内挿及び外挿した値を格納している。
【００７６】
一方で、個別データ領域には、特定のレンズにおけるシェーディングデータが記録される。本実施形態では、調整用基準レンズ３５０の広角端と望遠端を用いてシェーディングデータを生成したため、レンズ機種名としてＳＴＤｗ及びＳＴＤｔが付与され、Ｆナンバー毎の多項式係数が図１４に示すように記録される。
【００７７】
次いで、図１２のＳ１７５及びＳ１７６では合焦ずれ補正値の算出を行う。まずＳ１７５では、図１０のＳ１３５からＳ１３７で取得したチャート撮影データに基づき、各画像のコントラスト値と焦点検出結果の関係を整理する。その原理を図１５に示す。
【００７８】
図１５は、撮影光学系の各フォーカスレンズ位置におけるデフォーカス量と画像のコントラスト値との関係を示す図である。図１５の横軸は、撮影光学系のフォーカスレンズ位置である。そして左側の縦軸におけるデフォーカス量は、瞳分割により取得した１対２像の位相差演算により算出されたデフォーカス量である。また右側の縦軸におけるコントラスト値は、被写体パターンの高周波成分の積分値である。上述したように、本実施形態における撮像素子１０２の各画素２１１の光電変換部は２分割されている。よって、位相差演算する場合は光電変換部２１１ａ及び２１１ｂを独立に読み出して生成した１対２像の信号、すなわちＡ像とＢ像を用いる。一方コントラスト値を算出する場合は、該１対２像の信号において、各画素２１１の光電変換部２１１ａ及び２１１ｂからの信号を加算して生成した１つの像信号、すなわち（Ａ＋Ｂ）像から高周波成分を計算する。
【００７９】
図１５において、図１０のＳ１３５からＳ１３７においてフォーカスレンズ群を微小量ずつステップ駆動しながら算出されたデフォーカス量を白丸で、また同時に取得した画像から算出されたコントラスト値を黒丸で示す。また、画像のコントラスト値が最大となるフォーカスレンズ位置をＦＬｃで示しているが、この位置を真の合焦位置とみなす。また、デフォーカス量がゼロとなるフォーカスレンズ位置をＦＬｐで示しているが、この位置は位相差式焦点検出システムが算出した合焦位置である。上述したように、撮影光学系の光学収差等により、一般に両者は一致しない。そこで以下の式（３）で定義される両者の差分ＤＥＦが、合焦ずれ補正値と呼ばれるものである。
ＤＥＦ＝ＦＬｃ−ＦＬｐ      …（３）
【００８０】
この合焦ずれ補正値ＤＥＦは撮影条件によって変化する。ここで撮影条件とは、撮影光学系の機種、ズーム状態やフォーカス位置、絞り状態、及び像高である。よって、図１５の履歴曲線を種々の条件ごとに作成し、各条件での合焦ずれ補正値ＤＥＦを算出する。
次いで図１２のＳ１７６では、Ｓ１７５で算出した合焦ずれ補正値ＤＥＦの多項式近似と多項式係数の整理を行う。まず多項式近似は以下のように行う。撮影光学系の光学条件を固定した場合、合焦ずれ補正値ＤＥＦは前述したように、像高によっても変化するが、この曲線を例えば以下のような二次の多項式、
ＤＥＦ＝ＤＥＦ2・Ｘ2+ＤＥＦ1・Ｘ +ＤＥＦ0      …（４）
【００８１】
で近似することができる。ここで、ＤＥＦ２ないしＤＥＦ０は係数、Ｘは被写体像における対象領域の中心像高である。そして各種光学条件毎に求めた多項式係数を整理したものが図１６である。
光学収差に起因する合焦ずれ補正値は、撮影光学系の機種依存が大きい。そこで本実施形態においては、合焦ずれ補正値は汎用データを定義せず、個別の撮影光学系毎に固有の値を記憶させている。図１６においては、記録可能な撮影光学系の機種数は４としてある。ここで左端のＳＴＤは、この調整工程で使用している調整用基準レンズ３５０を表し、ＬＳ１及びＬＳ２は種別の異なる他の交換レンズを表している。右端の空欄領域は、追加データの記録領域で、任意のレンズのデータを後から追記できるようになっている。
【００８２】
なお、光学収差は絞り開放で大きく、絞り込みに応じて急減するため、本実施形態における絞り条件は開放と１段絞りの２種について係数を記憶する。また、本実施形態においては、調整用基準レンズ３５０の広角端と望遠端で合焦ずれ補正を行い、多項式係数を算出している。従って、レンズ機種名がＳＴＤのＷｉｄｅとＴｅｌｅの欄に算出した係数が記録される。また他のレンズＬＳ１ないしＬＳ２においては、各撮影光学系の設計上の光学収差から求めた補正値を記録している。これらの数値は設計値であり、実測値ではないため、両者を区別するためにカッコ付きで表記した。
【００８３】
次いで、図１２のＳ１７７ではプレディクション係数の誤差計算を行う。ここで、位相差式焦点検出システムでは、瞳分割系により取得された１対２像から、以下の式（５）を用いてデフォーカス量を求める。
Ｄｅｆ＝Ｋ・Ｐ・Ｓ      …（５）
【００８４】
上記式（５）において、Ｓは公知の相間演算により計算された１対２像の位相差、Ｐは分割された瞳の基線長から求まるプレディクション係数である。また、Ｋはプレディクション係数の誤差を補正するための係数（以下、「プレディクション補正係数」と呼ぶ。）、Ｄｅｆは算出されたデフォーカス量である。焦点検出誤差のないシステムではＫ＝１である。
ここで、プレディクション係数Ｐは、図５（ｂ）で説明した、１対の光電変換部の投影像ＰＤ０ａとＰＤ０ｂの重心間隔で決まる定数である。しかしながら、本実施形態における焦点検出システムでは、上記投影像、すなわち焦点検出用の瞳は撮影光学系の絞りによってけられるため、係数はＦナンバーに応じて大きく変化するほか、焦点検出領域の像高によっても変化する。さらには図６で示したように、撮像素子のオンチップマイクロレンズの製造誤差偏心によっても基線長は変化するため、プレディクション係数もシステムの設計値から計算したものに対して誤差を有する。これらの誤差を補正するための係数がＫであるが、Ｋの算出方法について図１７を用いて説明する。
【００８５】
図１７は位相差式焦点検出システムにおけるプレディクション特性を説明する図で、横軸は焦点検出時の真のデフォーカス量であり、未知の値である。また縦軸は、焦点検出システムにより算出されたデフォーカス量で、既知の値である。図１７において実線で示した直線は、理想とするプレディクション特性であり、原点を通る傾き４５度の直線である。この理想特性においては、算出されたデフォーカス量は真のデフォーカス量に等しい。また、破線で示した直線は、プレディクション誤差を有する現実の焦点検出システムの特性であり、その傾きは４５度からずれている。このような焦点調節システムにおける合焦動作は以下のようになる。
【００８６】
図１７において、初期状態での真のデフォーカス量をＤｅｆ１０とする。この時、理想的な焦点検出システムが算出するデフォーカス量はＤｅｆ１０であるが、現実のシステムが算出するデフォーカス量はＤｅｆ１１であるものとする。ここで、算出されたデフォーカス量Ｄｅｆ１１を解消するために、撮影光学系のフォーカスレンズ群を駆動したのちに２回目の焦点検出を行う。この時、誤差の無いシステムならデフォーカス量はゼロになるはずだが、焦点検出システムの誤差のため、合焦誤差に相当する真のデフォーカス量はＤｅｆ２０、算出されたデフォーカス量はＤｅｆ２１となるものとする。
【００８７】
これら２回の焦点検出結果Ｄｅｆ１１及びＤｅｆ２１より、現実の焦点検出システムにおけるプレディクション特性、すなわち破線の傾きは、以下の式（６）、
傾き＝（Ｄｅｆ１１−Ｄｅｆ２１）／Ｄｅｆ１１    …（６）
【００８８】
で表すことができる。よって、プレディクション補正係数Ｋは上記傾きの逆数、すなわち、
Ｋ＝Ｄｅｆ１１／（Ｄｅｆ１１−Ｄｅｆ２１）      …（７）
となる。
以上の演算を、焦点検出領域毎に行うことで、所定の像高毎に補正係数Ｋの値が算出される。そこで、図１４で説明したシェーディングデータの多項式近似や、図１６で説明した合焦ずれ補正値の多項式近似と同様に、プレディクション補正係数Ｋも像高に対して多項式近似する。すなわち以下のような二次の多項式、
Ｋ＝Ｋ2・Ｘ2+Ｋ1・Ｘ +Ｋ0      …（８）
【００８９】
で近似することができる。ここで、Ｋ２ないしＫ０は係数、Ｘは被写体像における対象領域の中心像高である。そして各種光学条件毎に求めた多項式係数を整理したものが図１８である。
図１８の記録形式は、図１４のシェーディングデータと同様に、汎用データ領域と個別データ領域に分けられている。そして汎用データのパラメータは撮影光学系の射出瞳距離とＦナンバー、個別データはレンズ機種毎にＦナンバーをパラメータとして多項式近似した係数が記録される。
【００９０】
なお、本実施形態においては、設計情報から求めたプレディクション係数Ｐと、調整工程で求めたプレディクション補正係数Ｋを、各々個別の値として記憶しているが、両者を乗算した結果を記憶する形態でも構わない。
【００９１】
図１３ないし図１８を用いて説明した各種補正値の算出と記録動作が行われると、図１２のＳ１７８までが完了したことになるので、Ｓ１７９に移行する。Ｓ１７９では、Ｓ１７２ないしＳ１７８で取得した補正値を、被検カメラであるカメラ本体１０１に送信する。この際、カメラ本体１０１は受信した情報を自身が有するＲＯＭに記録する。次いでＳ１８０では、調整用ＰＣ３２１から遠隔地にあるサービスセンターのサーバコンピュータに対して、インターネット経由で調整データを送信し、送信を終えるとメインルーチンにリターンする。これでカメラ本体１０１の製造時における各種調整が完了し、工場から出荷され、販売店経由でユーザーに販売されることになる。
【００９２】
●ユーザー側における処理
次に、図１９から図２５を参照して、ユーザー側においてカメラ本体１０１の焦点調節及び撮影を行う場合の処理について説明する。
【００９３】
図１９は本実施形態に係る撮像装置のメインフローを示すフローチャートである。Ｓ２０１でユーザーがカメラ本体１０１の電源スイッチをオン操作すると、Ｓ２０２において、装着されている交換レンズ１５１と通信してレンズ機種を表すレンズＩＤを取得する。Ｓ２０３では、インターネット経由で、後述するサービスセンターのサーバコンピュータ４０１（外部情報処理装置）と通信し、サーバコンピュータ４０１に記憶されている最新の調整データをダウンロードする。なお、この際に、カメラ本体１０１に記憶されているカメラ機種と、センサ瞳ずれ角θｉｍと、装着された交換レンズ１５１のレンズＩＤをサーバコンピュータ４０１に送信し、これらの組み合わせに合致した調整データを取得する。
【００９４】
Ｓ２０４ではＳ２０３で取得したデータの検証と追記が行われる。すなわちこの段階では、カメラ本体１０１に記憶されている各種調整データは、図１４、図１６及び図１８で説明した工場出荷時のデータである。工場出荷時のデータ内に現在装着されている交換レンズ１５１に対応するデータが無く、かつダウンロードしたデータに交換レンズ１５１のデータが含まれている場合は、各データ記録領域の追記可能領域に、交換レンズ１５１に対応するデータが追記される。
【００９５】
Ｓ２０５ではカメラ本体１０１に設定された各種撮影モードや焦点検出モードの確認、及び装着された交換レンズ１５１のズーム状態、フォーカス位置状態、及び絞り状態を検出する。Ｓ２３１では後述する焦点検出サブルーチンを実行し、デフォーカス量を算出する。
【００９６】
Ｓ２１１では、Ｓ２３１で算出したデフォーカス量に基づき、撮影光学系が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上の場合は非合焦と判断し、Ｓ２１２に移行してフォーカスレンズ群を駆動し、Ｓ２３１に戻って焦点検出を繰り返し実行する。一方、Ｓ２１１においてデフォーカス量が所定値以下の場合は合焦と判断し、Ｓ２１３に移行して合焦表示を行う。Ｓ２１４では、Ｓ２３１において認識された合焦結果の信頼性レベルを算出する。そして、Ｓ２１５において信頼性ありと判断されると、Ｓ２５１において、後述する補正データ算出サブルーチンを実行する。一方Ｓ２１５で合焦結果の信頼性が低いと判断されたら、Ｓ２５１は実行せずにＳ２２１に移行する。
【００９７】
Ｓ２２１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Ｓ２２３に移行し、オン操作されている場合はＳ２２２にて画像記録を行う。Ｓ２２３ではメインスイッチの状態を判別し、ＮＯの場合、すなわちメインスイッチのオン状態が維持されている場合はＳ２０５に戻り、上述したＳ２０５ないしＳ２２３の処理を繰り返し実行する。Ｓ２２３にてメインスイッチがオフと判断されると、Ｓ２２４に移行し、Ｓ２５１で算出した補正データを、インターネット経由でサービスセンターのサーバコンピュータ４０１にアップロードし、メインフローの実行を終了する。
【００９８】
図２０は図１９のＳ２３１で行われる焦点検出サブルーチンのフローチャートである。まず、Ｓ２３２において、取得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う。Ｓ２３３では、Ｓ２３２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、本出願人による特開２００６−３４５２５４号公報等の公知の技術を用いることができる。
【００９９】
Ｓ２３４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読み出し、相関演算用の１対２像を生成する。Ｓ２３５では、焦点検出演算に必要な各種補正データをＲＯＭから読み出す。具体的には、図１４、図１６、図１８で説明した各多項式係数群から、撮影条件に適した所定の係数を読み出して多項式計算を行い、各補正値を計算する。Ｓ２３６では、１対２像のシェーディング偏差を解消するためのシェーディング補正を行う。Ｓ２３７では、シェーディング補正が施された２像の像ずれ量Ｓを算出するための相関演算を行う。この相間演算には、例えば、本出願人による特開２００１−３０５４１５等に開示された公知の技術を用いることができる。Ｓ２３８では、Ｓ２３７における相間演算による相関値の信頼性判定を行う。
【０１００】
Ｓ２３９では、前述の式（５）を用いてデフォーカス量を算出する。Ｓ２４０では、図１６で説明した合焦ずれ補正値を用いて合焦ずれ補正を行う。Ｓ２４１では、合焦ずれ補正されたデフォーカス量に基づき、フォーカスレンズ駆動量を算出した後、図１９のメインフローにリターンする。
【０１０１】
このように、本実施形態における焦点検出サブルーチンでは、工場出荷時に記録された補正値や、サーバコンピュータからダウンロードした最新の補正値を用いて焦点検出演算を行う。このため、装着された交換レンズに対応した補正値が利用でき、高速且つ高精度の合焦動作が実行でき、シャッターチャンスを逃すことなく、ピントの合った画像を得ることができる。
【０１０２】
図２１は図１９のＳ２５１で行われる補正データ算出サブルーチンのフローチャートである。このサブルーチンは、撮影者が撮像装置を用いて焦点調節と撮影を行う際、焦点調節動作中に取得したデータを用いて、図１３ないし図１８で説明した各種調整工程と同一内容の演算を撮像装置内で実行する工程である。以下、図２１のフローチャートに沿って、図２２ないし図２５を参照しながら用いて補正データの算出方法を説明する。
【０１０３】
処理が開始されると、Ｓ２５２において、シェーディング誤差の算出とシェーディングデータの補正を行う。その方法は、図９及び図１３図で説明した、製造時のシェーディングデータ取得と基本的には同一である。ただし、製造時の調整では被写体として均一輝度面が用いられたが、ユーザーによる撮影動作時には、被写体はさまざま輝度分布を有する一般被写体が対象となる。そこで、シェーディングデータも、一方の像信号を基準とした他方の像信号、例えばＡ像信号を基準としたＢ像信号の相対強度をもとめ、これに基づいてシェーディングデータを生成する。
【０１０４】
図２２はシェーディングデータを算出する際の撮影画像の一例を示す。本実施形態では撮影画面上の全領域で焦点検出が可能となっているが、個々の焦点検出領域は破線で示すようにＸ方向に６分割、Ｙ方向に４分割され、この中から所望の１個もしくは複数個の領域が手動もしくは自動で選択可能になっている。そして撮影画面には、背景の山と、主被写体である人物が写っており、人物の顔を含む矩形領域（太い破線で図示）が焦点検出領域ＡＦＦＲとして選択され、該領域ＡＦＦＲが合焦となった状態で画像が取得されている。
【０１０５】
次に、当図の焦点検出領域ＡＦＦＲの中心を通りＸ軸に平行な線上、すなわちＡ−Ａ線上における画像のシェーディングデータの取得と該データの補正方法を、図２３を参照して説明する。図２３（ａ）は、Ａ−Ａ線上の画素から出力される焦点検出用２像、すなわちＡ像及びＢ像の出力のシェーディング補正後の波形を示したものである。工場出荷時に記憶されたもしくはＳ２０３でダウンロードされたシェーディングデータが正確で、かつ被写体像が合焦していれば、２つの波形は一致する。しかしながらシェーディングデータに誤差があったり、被写体が非合焦であると両波形は一致しない。そこで、図２３（ａ）のＡ像とＢ像の比Ａ／Ｂをシェーディング誤差Ｒとして表したものを図２３（ｂ）に示す。
【０１０６】
図２３（ｂ）のシェーディング誤差Ｒは、図２３（ａ）におけるＸ座標毎のＡ像とＢ像の比をそのままプロットしたもので、合焦している焦点検出領域ＡＦＦＲとその近傍領域はＡ像とＢ像の位相が揃っている。そのため、シェーディング誤差のみが発生し、シェーディング誤差Ｒは滑らかになっている。一方で、Ｘ座標が正の領域は被写体像が非合焦であるため、シェーディング誤差と、Ａ像とＢ像の位相ずれによる出力差が重畳し、シェーディング誤差Ｒは不規則に変動している。従って、Ｒの波形からシェーディング誤差のみを抽出するため、Ｒ波形を低次の関数、例えば一次関数で近似してＲ１を得る。
【０１０７】
図２３（ａ）のＢ像に対してシェーディング誤差Ｒ１を乗じたＢ１像の波形を、Ａ像の波形とともに示したものを図２３（ｃ）に示す。図２３（ｃ）に示すように、被写体像が合焦している焦点検出領域とその近傍では、Ａ像とＢ１像が良く一致している。一方で、Ｘ座標が正の領域もシェーディング誤差は解消し、焦点ずれに起因する位相ずれが明瞭になっている。従って、工場出荷時に記憶されたシェーディングデータに対して、図２３（ｂ）を参照して上述したようにして得られたシェーディング誤差Ｒ１を乗じたものを新たなシェーディングデータとする。このようにすることで、焦点検出用２像のシェーディング補正誤差を低減することができる。
【０１０８】
Ｓ２５３では、プレディクション補正係数の算出を行う。Ｓ２５３においても図２２で説明した撮影画像を用いて補正係数を算出する。図２２の焦点検出領域ＡＦＦＲが合焦に至る過程を図２４に示す。図２４の横軸は焦点検出を実行した回数で、１は１回目を表わす。縦軸はその時に検出されたデフォーカス量で、２本の破線で示した範囲が合焦とみなされる範囲である。ここでの処理では、図１９のＳ２３１、Ｓ２１１、Ｓ２１２の処理で、合焦するまでに得られたデフォーカス量を用いる。
【０１０９】
まず１回目の焦点検出で、デフォーカス量Ｄｅｆ１１が検出され、該デフォーカス量をゼロにすべくフォーカスレンズ群を駆動制御し、２回目の焦点検出を行うと、デフォーカス量Ｄｅｆ２１が検出されたものとする。このデフォーカス量Ｄｅｆ２１が合焦範囲を超えていれば、再度フォーカスレンズ群を駆動制御し、３回目の焦点検出を行い、デフォーカス量Ｄｅｆ３１が検出される。そしてデフォーカス量Ｄｅｆ３１が合焦範囲内であれば焦点調節動作を終了する。ここで、ＡＦシステムの焦点検出誤差が皆無であれば２回目の焦点検出結果のデフォーカス量Ｄｅｆ２１はゼロになり、焦点調節動作はここで完了となる。一方で、２回目の焦点検出結果がゼロでなければ、デフォーカス量Ｄｅｆ２１が焦点検出誤差になる。焦点検出誤差には、例えば、センサのノイズや被写体のコントラスト不足に起因してランダムに発生するものと、定常的に発生するものがある。後者は図１７で説明したプレディクション補正係数のずれが主因である。従って、当誤差を解消するためには、図２４で得られたデフォーカス量Ｄｅｆ１１とＤｅｆ２１を、上述の式（７）に代入して新たなプレディクション補正係数Ｋを求める。
【０１１０】
Ｓ２５４では、合焦ずれ補正値の算出を行う。その方法は、図１０及び図１５で説明した、製造時の合焦ずれ補正値取得と基本的には同一である。すなわち、撮影に先立つ合焦動作において、図２２に示した画像の各焦点検出領域におけるデフォーカス量とコントラスト値の履歴を蓄積しておき、図１５に示したデータ処理を行うことで、新たな合焦ずれ補正値を取得できる。この場合、背景に相当する領域はデフォーカス量が大きく、合焦動作中のコントラスト値が低すぎて合焦ずれ補正値の取得ができない場合がある。その結果の例を図２５に示すが、図２５において斜線をかけた領域が合焦ずれ補正値を取得できた領域、それ以外が補正値を取得できなかった領域である。撮影画面において、領域毎の被写体の距離差が小さいほど、合焦ずれ補正値を取得できる領域が広くなる。
【０１１１】
Ｓ２５５では、Ｓ２５２ないしＳ２５４で取得した各種補正値を用いて、上述した式（２）、式（４）及び式（８）の多項式における各係数の再算出を行う。そして、ＣＣＰＵ１２１内のＲＯＭに記憶された、図１４、図１６、図１８に示す、装着された交換レンズ１５１の撮影時の光学状態の調整データに対して、更新処理する。ここで、対応する調整データがある場合には、Ｓ２５２ないしＳ２５４で算出した補正値及び係数で更新し、無い場合には、空欄領域に新規記録する。
【０１１２】
図１９ないし図２５において、ユーザーによる焦点検出動作実行時に取得した各種補正結果の一例として、シェーディングデータを図２６に示す。ここでユーザーは、カメラ本体１０１を購入後、しばらくしてから新製品のズーム式交換レンズ（図２６示す例では、機種名はＬＳ９）を購入し、カメラ本体１０１に装着して使用した場合について説明する。
【０１１３】
ユーザーが撮影動作を行うために、カメラ本体１０１のメインスイッチをオンすると、図１９のＳ２０２において、装着されたレンズ機種ＬＳ９に対応するレンズＩＤを取得し、次いでＳ２０３でサーバからデータをダウンロードする。そしてＳ２０４において、レンズ機種ＬＳ９に対応する調整データをＲＯＭの追記領域に格納する。
【０１１４】
その後、ユーザーは装着された交換レンズ１５１を広角端に設定し、何回かの合焦動作をＦナンバーが１６の絞りで実行したものとする。すると、合焦動作で得られた各種情報を利用し、図２１の補正データ算出サブルーチンで取得した各種補正値を、ＲＯＭ内の記録済み調整データに対して更新処理する。
【０１１５】
図２６はこのようにして得られたシェーディングデータを示す。個別データ記録領域の右端には、装着されたレンズＬＳ９に対応するシェーディングデータの多項式係数が記録されている。このうち、望遠端ＬＳ９ｔの領域に記録されたデータは、サーバコンピュータ４０１からダウンロードしたデータが格納されている。一方、広角端ＬＳ９ｗのＦナンバーが１６の絞りにおいては、ユーザーによる合焦動作の過程で取得されたデータが格納される。よって、両者を区別するために、図２６では個別のレンズを用いて取得したデータを太字で示している。合焦ずれ補正値、及びプレディクション補正係数も同様に更新することが可能である。
【０１１６】
●サービスセンターにおける処理
図２７から図２９は、サービスセンターにあるサーバコンピュータ４０１の構成とデータ処理フロー、及び編集された補正データの一例を示した図である。なお、このサーバコンピュータ４０１は、図７に示すサーバコンピュータ３３１と同じものでも、サーバコンピュータ３３１で得た補正値を記憶した別のサーバコンピュータであっても構わない。
【０１１７】
図２７は本実施形態におけるサーバコンピュータ４０１の構成を示すブロック図である。ＣＰＵ４０２は、サーバコンピュータ４０１が有する各種装置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。無線通信回路４０３及び送受信回路４０４は、インターネット等のネットワークを通じて他のサーバコンピュータや撮像装置（カメラ本体）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。
【０１１８】
通信制御回路４０５は、端子４０６を介して有線経由で他のサーバコンピュータやローカルコンピュータと通信する。また、表示器４１１、キーボードやマウス等の入力部４１２、ハードディスクドライブ等の大容量記憶部４１３を含む。
【０１１９】
次に、図２８を用いてサーバコンピュータ４０１のデータ編集フローを説明する。データ編集の開始を指示すると、Ｓ３０２においてインターネット経由で所定のカメラから個別の補正データを取得する。ここで個別の補正データとは、図２１の補正データ算出サブルーチンにおいて生成された、特定のカメラと交換レンズの組み合わせにおいて取得されたデータである。
【０１２０】
続いてＳ３０３では、取得したデータのもととなるカメラ本体１０１と交換レンズ１５１の機種判別、及び製造番号の判別を行う。Ｓ３０４では、カメラ本体１０１が有する撮像素子１０２のオンチップマイクロレンズの製造誤差情報を認識する。これは図１４に記載された、撮像装置の属性情報中のセンサ瞳ずれ角に相当する。すなわち、焦点検出時に用いる各種補正情報はカメラ本体毎の個体差、いわゆる製造誤差を有するが、該個体差の原因のうち最も重要な因子がセンサ瞳ずれ角である。従って、サーバコンピュータ４０１において、多数の撮像装置から得られた情報を処理する場合、各カメラの機種についてセンサ瞳ずれ角に応じてデータを処理する。
【０１２１】
Ｓ３０５では、多数の撮像装置から収集したシェーディングデータの編集を行う。Ｓ３０６では同様に合焦ずれ補正値の編集を行い、Ｓ３０７ではプレディクション補正係数の編集を行い、編集作業を終了する。サーバコンピュータ４０１は、このようにして編集した調整データを、撮像装置からのリクエストに応じて送信する。
【０１２２】
図２９は以上のフローにて編集されたシェーディングデータの例を示す。まず、データの先頭には撮像装置の属性情報が記録されている。ここで、カメラ機種とレンズ機種は、データ取得時に用いられた機種である。また、センサ瞳ずれ角は、例えば各カメラ機種において、±１度の範囲を０．１度刻みで分類した、合計２１種に分けられる。すなわち、所定のカメラとレンズの組み合わせにおいても、各種補正データはセンサ瞳ずれ角ごとに個別に集計される。例えば、集計するカメラ機種が１０種類、レンズ機種が１００種類あるものとすると、１０×１００×２１＝２１０００の組み合わせを管理し、それぞれの組み合わせについて集計を行うことになる。そして最後のデータ母数は、組み合わせのうち、カメラ機種がカメラＣ１、レンズ機種がＬＳ９、及びセンサ瞳ずれ角が+０．２度の組み合わせにおいて、サーバコンピュータ４０１が収集できたデータセットが１２５台分であることを示す。
【０１２３】
撮像装置の属性情報の下には、編集されたシェーディングデータが表記されている。ここに表記された各係数は、母数である１２５台分のデータを平均化したデータである。このように、多数のデータを用いる事で、ランダムに発生する誤差成分を低減し、データの信頼性を向上することができる。
【０１２４】
以上のように本実施形態によれば、撮像装置における画像記録機能を担うカメラ本体には、その製造工程において調整用基準レンズを装着し、各種補正値を取得してカメラ本体内に記録する。また、異なる交換レンズにおける補正値は、必要に応じて設計値が記録される。そして撮像装置がユーザーの手に渡ると、撮影時の合焦動作の際に、製造工程で記録された補正値が用いられる。また、カメラ本体内に補正値情報の無い交換レンズを使用する場合、カメラ本体は該交換レンズのＩＤを認識し、サーバコンピュータからダウンロードした最新の補正値データの中から、所望の補正値を抽出してカメラ本体に記録する。従って、任意の交換レンズに対して適切な補正値が利用できるため、正確な合焦制御が可能となる。
【０１２５】
また、該レンズを用いて合焦動作を継続すると、合焦動作中の情報を履歴として一時記憶し、その情報を用いて新たな補正値を生成する。従って、撮像装置の使用回数に応じて学習し、更新された補正値が利用できるため、撮像装置の利用頻度に応じて焦点検出性能が向上する。
【０１２６】
更に、撮像装置に蓄積された補正値を、適宜サーバコンピュータにアップロードし、サーバコンピュータは収集した膨大なデータを編集して、信頼性の高い補正値を保有する。従って、時間の経過とともにサーバコンピュータが保有する補正値のデータベースは信頼性が向上するため、ユーザーが定期的に該補正値をダウンロードすることで、カメラ内に記憶される補正値の信頼性も一層向上し、正確な焦点検出が可能となる。
【０１２７】
即ち、撮像装置が位相差式焦点検出を行う際、撮影光学系の特性に応じて、該撮像装置の製造時に取得した補正情報や、撮影時の焦点検出過程で取得した補正情報、あるいはインターネット網を経由して外部装置から入手した補正情報を用いて焦点検出を行う。これにより、焦点検出誤差が低減され、高速且つ高精度な合焦動作を達成できる。
【０１２８】
また、撮像装置の製造工場やサービス拠点に設けられた情報処理装置は、ユーザーの手に渡った複数の撮像装置から焦点検出用補正情報を入手し、これらを編集して各撮像装置に供給する。これにより、撮像装置は信頼性の高い最新の補正値を利用することができ、高速且つ高精度な合焦動作を達成できる。
【０１２９】
なお、上記実施形態で示した各補正値のパラメータは、ズームパラメータの場合は広角端と望遠端のみとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、各機器が備えるメモリの容量に応じて、更に細分化してもよい。また、Ｆナンバーのパラメータも１段刻みに限定されることなく、さらに細分化してもよいし、Ｆナンバーによる変化も多項式近似し、その係数を記録する実施形態も可能である。
【０１３０】
また、各補正値の像高依存は、瞳分割方向、すなわちＸ方向の依存性を多項式近似する例を示したが、Ｘ方向とＹ方向の２次元において多項式近似すれば、更に正確な補正情報を記録、及び再生することができる。
【０１３１】
また、製造工場にサーバコンピュータを設置し、サービスセンターには修理・サービス調整用のローカルコンピュータを設置する構成でも構わない。
【０１３２】
＜他の実施形態＞
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。即ち、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記憶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等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【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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