(57)【要約】【課題】形状可変レンズを、位相差検出用画素のマイクロレンズに用いた際に、精度よく位相差検出を行う。【解決手段】カメラ１００は撮像光学系を介して受けた光に応じた画像を得る複数の画素を備える撮像素子２０２を有しており、画素の各々に対応して画素に光を入射する際の光軸が可変の可変マイクロレンズが配置されている。傾斜センサーは予め定められた基準軸に対するカメラの傾斜角度を検出し、制御マイコン２０９は傾斜角度に応じて可変マイクロレンズを偏心制御して可変マイクロレンズにおける瞳分割方向を重力方向に関して直交する方向とする。そして、相関演算部２０８は可変マイクロレンズが偏心制御された画素の出力における位相差に応じてデフォーカス量を求めて、制御マイコンは当該デフォーカス量に応じて焦点調節を行う。【選択図】図１
2015108712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系を介して受けた光に応じた画像を得る複数の画素を備える撮像素子を有し、前記画素の各々に対応して前記画素に光を入射する際の光軸が可変の可変マイクロレンズが配置されて、前記撮像素子の出力を画像として得る撮像装置であって、
予め定められた基準軸に対する前記撮像装置の傾斜角度を検出する検出手段と、
前記検出手段で得られた傾斜角度に応じて前記可変マイクロレンズを偏心制御して前記可変マイクロレンズにおける瞳分割方向を重力方向に関して所定の方向とする制御手段と、
前記可変マイクロレンズが偏心制御された画素の出力における位相差に応じて焦点調節を行う焦点調節手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記所定の方向は前記重力方向と直交する方向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】
前記可変マイクロレンズが偏心制御される画素は位相差検出用画素とされ、
前記制御手段は、前記検出手段で得られた傾斜角度に応じて前記位相差検出用画素が前記重力方向に対して直交する方向に直線状に配列されるように前記画素から前記位相差検出用画素を選択することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記可変マイクロレンズが偏心制御される画素は位相差検出用画素とされ、
前記制御手段は、前記位相差検出用画素を、撮影の際に読み出しの対象とならない無効画素から選択することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記画素の各々に対応してカラーフィルターが配置され、前記複数の画素はベイヤー配列で配列されており、
前記制御手段は、前記可変マイクロレンズを偏心制御する際、同色のカラーフィルターに対応する可変マイクロレンズを交互に逆方向に偏心させ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】
前記可変マイクロレンズは、絶縁性を有する第１の液体と導電性を有する第２の液体とが界面を形成する状態で満たされ、前記第１の液体および前記第２の液体の屈折率が互いに異なる液体レンズであり、
前記制御手段は、前記可変マイクロレンズの周囲に配置された複数の分割電極に選択的に電圧を印加して前記可変マイクロレンズを偏心制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
撮像光学系を介して受けた光に応じた画像を得る複数の画素を備える撮像素子を有し、前記画素の各々に対応して前記画素に光を入射する際の光軸が可変の可変マイクロレンズが配置されて、前記撮像素子の出力を画像として得る撮像装置の制御方法であって、
傾斜センサーによって予め定められた基準軸に対する前記撮像装置の傾斜角度を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで得られた傾斜角度に応じて前記可変マイクロレンズを偏心制御して前記可変マイクロレンズにおける瞳分割方向を重力方向に関して所定の方向とする制御ステップと、
前記可変マイクロレンズが偏心制御された画素の出力における位相差に応じて焦点調節を行う焦点調節ステップと、
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項８】
撮像光学系を介して受けた光に応じた画像を得る複数の画素を備える撮像素子を有し、前記画素の各々に対応して前記画素に光を入射する際の光軸が可変の可変マイクロレンズが配置されて、前記撮像素子の出力を画像として得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、
傾斜センサーによって予め定められた基準軸に対する前記撮像装置の傾斜角度を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで得られた傾斜角度に応じて前記可変マイクロレンズを偏心制御して前記可変マイクロレンズにおける瞳分割方向を重力方向に関して所定の方向とする制御ステップと、
前記可変マイクロレンズが偏心制御された画素の出力における位相差に応じて焦点調節を行う焦点調節ステップと、
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、マイクロレンズとして形状可変マイクロレンズを用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、位相差検出によって焦点調節を行うデジタルカメラなどの撮像装置では、ＣＭＯＳセンサーなどの撮像素子が位相差検出のための画素（位相差検出用画素）を備えている。そして、このような撮像装置においては、撮像素子から通常の画像信号を得るとともに位相差検出用画像を得ている。
【０００３】
例えば、撮像素子上に離散的に配置された画素集合のオンチップレンズ（マイクロレンズ）を異なる方向に偏心させて、撮像レンズの異なる領域からの光束を受光素子に入射させて、位相差検出用信号を得るようにした撮像装置がある（特許文献１参照）。
【０００４】
さらに、マイクロレンズとして液体レンズなどの形状可変レンズを用いて、光軸中心から離れるに従って、集光効率が高まるように偏心形状を変えることによってシェーディングの発生を抑制するようにした撮像装置がある（特許文献２参照）。
【０００５】
このように、形状可変レンズを、位相差検出用画素のマイクロレンズとして用いて、位相差検出の際にのみマイクロレンズを偏心させて得られた位相差検出用信号に応じて焦点調節を行う。そして、撮影の際にはマイクロレンズを偏心させないようにすれば偏心に起因する画質低下を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−８６１４４号公報
【特許文献２】特開２００４−３１１６６６号公報
【特許文献３】特開２００６−６５０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、液体レンズなどの形状可変レンズにおいては、重力の影響によってレンズ形状が変形して、レンズの上部と下部との形状差に起因してレンズ性能が劣化するという問題点が指摘されている（特許文献３参照）。
【０００８】
例えば、液体レンズなどの形状可変レンズを撮像素子用のマイクロレンズとして用いた場合には、撮像装置の傾斜角度によってそのレンズ形状が変形してしまうことがある。特に、形状可変レンズを、位相差検出用画素のマイクロレンズに用いた撮像装置においては、マイクロレンズを偏心させた状態で重力の影響によってレンズ形状が変形すると、位相差検出精度が低下してしまうことになる。この結果、良好に焦点調節が行えないという事態が生じる。
【０００９】
従って、本発明の目的は、形状可変レンズを、位相差検出用画素のマイクロレンズに用いた際に、精度よく位相差検出を行うことのできる撮像装置、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】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明による撮像装置は、撮像光学系を介して受けた光に応じた画像を得る複数の画素を備える撮像素子を有し、前記画素の各々に対応して前記画素に光を入射する際の光軸が可変の可変マイクロレンズが配置されて、前記撮像素子の出力を画像として得る撮像装置であって、予め定められた基準軸に対する前記撮像装置の傾斜角度を検出する検出手段と、前記検出手段で得られた傾斜角度に応じて前記可変マイクロレンズを偏心制御して前記可変マイクロレンズにおける瞳分割方向を重力方向に関して所定の方向とする制御手段と、前記可変マイクロレンズが偏心制御された画素の出力における位相差に応じて焦点調節を行う焦点調節手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明による制御方法は、撮像光学系を介して受けた光に応じた画像を得る複数の画素を備える撮像素子を有し、前記画素の各々に対応して前記画素に光を入射する際の光軸が可変の可変マイクロレンズが配置されて、前記撮像素子の出力を画像として得る撮像装置の制御方法であって、傾斜センサーによって予め定められた基準軸に対する前記撮像装置の傾斜角度を検出する検出ステップと、前記検出ステップで得られた傾斜角度に応じて前記可変マイクロレンズを偏心制御して前記可変マイクロレンズにおける瞳分割方向を重力方向に関して所定の方向とする制御ステップと、前記可変マイクロレンズが偏心制御された画素の出力における位相差に応じて焦点調節を行う焦点調節ステップと、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明による制御プログラムは、撮像光学系を介して受けた光に応じた画像を得る複数の画素を備える撮像素子を有し、前記画素の各々に対応して前記画素に光を入射する際の光軸が可変の可変マイクロレンズが配置されて、前記撮像素子の出力を画像として得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、傾斜センサーによって予め定められた基準軸に対する前記撮像装置の傾斜角度を検出する検出ステップと、前記検出ステップで得られた傾斜角度に応じて前記可変マイクロレンズを偏心制御して前記可変マイクロレンズにおける瞳分割方向を重力方向に関して所定の方向とする制御ステップと、前記可変マイクロレンズが偏心制御された画素の出力における位相差に応じて焦点調節を行う焦点調節ステップと、を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、撮像装置の傾斜角度に拘わらず、精度よく位相差検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施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）は撮像素子が備える画素の断面を示す図、（ｂ）は（ａ）を上側からみた際の電極の構成を示す図である。
【図３】図２に示す可変ＭＬの偏心を説明するための図であり、（ａ）は分割電極の１つに電圧を印加した際の可変ＭＬの偏心状態を示す断面図、（ｂ）は分割電極の別の１つに電圧を印加した際の可変ＭＬの偏心状態を示す断面図である。
【図４】図１に示す撮像素子において可変ＭＬで瞳分割された像の特性とフォーカスとの関係を説明するための図であり、（ａ）は２つの画素において可変ＭＬを互いに異なる方向に偏心させた状態を示す断面図、（ｂ）は（ａ）に示す偏心状態とするための分割電極に対する電圧印加を示す図、（ｃ）は（ａ）に示す画素を複数の配列した状態を示す図、（ｄ）は（ｃ）に示す位相差検出用画素で得られた第１の像および第２の像の信号波形を示す図である。
【図５】図１に示すカメラの傾斜角度と可変ＭＬを制御する分割電極の電圧印加との関係を説明するための図であり、（ａ）はカメラを横位置に構えた際における電圧を印加する分割電極を示す図、（ｂ）はカメラを縦位置に構えた際における電圧を印加する分割電極を示す図、（ｃ）はカメラを右斜め位置に構えた際における電圧を印加する分割電極を示す図、（ｄ）はカメラを左斜め位置に構えた際における電圧を印加する分割電極を示す図である。
【図６】図１に示すカメラにおける瞳分割制御を説明するためのフローチャートである。
【図７】図１に示すカメラにおいて傾斜角度と構え位置判定との関係を説明するための図であり、（ａ）はカメラの傾斜判定基準軸を示す図、（ｂ）は傾斜角度と構え位置判定との関係を示す図である。
【図８】図１に示す撮像素子において瞳分割制御された位相差検出用画素の並びを説明するための図であり、（ａ）はカメラを横位置に構えた際の位相差検出用画素の並びを示す図、（ｂ）はカメラを縦位置に構えた際の位相差検出用画素の並びを示す図、（ｃ）はカメラを左斜め位置に構えた際の位相差検出用画素の並びを示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態によるカメラにおける瞳分割制御を説明するためのフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施形態によるカメラに備えられた撮像素子において瞳分割制御された位相差検出用画素の並びを説明するための図であり、（ａ）はカメラを横位置に構えた際の位相差検出用画素の並びを示す図、（ｂ）はカメラを左斜め位置に構えた際の位相差検出用画素の並びを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施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。
【００１７】
図示の撮像装置は、例えば、デジタルカメラ（以下単にカメラと呼ぶ）１００であり、撮影レンズユニット（以下単に撮影レンズと呼ぶ）２０１を有している。そして、撮影レンズ（撮像光学系ともいう）２０１は少なくともフォーカスレンズおよび絞り機構が備えられている。カメラ１００においては、撮影レンズ２０１を介して光学像がＣＭＯＳセンサーなどの撮像素子２０２に結像する。この撮像素子２０２は２次元マトリックス状に配列されるとともにベイヤー配列された複数の画素を有しており、後述するように、画素に対応して液体レンズ（以下形状可変マイクロレンズともいう）が配置されている。そして、撮像素子２０２は光学像に応じた電気信号（アナログ信号）を出力する。
【００１８】
なお、撮像素子２０２からの出力である画像信号は、後述するように、第１の像（Ａ像）と第２の像（Ｂ像）とを有している。
【００１９】
このアナログ信号はＡ／Ｄ変換部２０３でＡ／Ｄ変換されて、デジタル信号として像加算部２０４および像分離部２０７に送られる。像加算部２０４はＡ像とＢ像とを加算して加算画像信号を出力する。つまり、像加算部２０４においては、後述するＡ像用画素とＢ像用画素とが加算されることになる。そして、加算画像信号はベイヤー配列された撮像素子２０２の出力と互換性がある。
【００２０】
信号処理部２０５は加算画像信号を受けて、所定の画像処理を行って画像データを得る。そして、信号処理部２０５は当該画像データを記録メディアに記録する。
【００２１】
像分離部２０７は、Ａ／Ｄ変換部２０３の出力であるデジタル信号において、Ａ像およびＢ像を分離して、これらＡ像およびＢ像を相関演算部２０８に送る。相関演算部２０８はＡ像とＢ像との相関処理を行う。ここでは、後述するように、相関演算部２０８はＡ像の信号波形（Ａ像波形）とＢ像の信号波形（Ｂ像波形）との位相差を求める。相関演算部２０８は上記の位相差とそのフォーカス位置における結像面（撮像素子の結像面）から射出瞳までの距離とに応じてカメラ１００から被写体までの距離をとして算出する。そして、相関演算部２０８は当該距離に応じてデフォーカス量を算出して、このデフォーカス量を制御マイコン２０９に送る。
【００２２】
制御マイコン２０９はカメラ全体の制御を司る。さらに、制御マイコン２０９は相関演算部２０８から送られたデフォーカス量に応じて撮影レンズ２０１に備えられたフォーカスレンズを光軸に沿って移動する焦点調節制御を行う。
【００２３】
図示のように、制御マイコン２０９には傾斜センサー２１０が接続されている。傾斜センサー２１０はカメラ１００の傾斜角度を検出する。例えば、傾斜センサー２１０は所定の基準位置に対する傾斜角度を検出して傾斜角度情報を制御マイコン２０９に送る。制御マイコン２０９は傾斜角度情報が示す傾斜角度に応じて、後述するように、撮像素子２０２に備えられた形状可変マイクロレンズ（以下可変ＭＬという）における瞳分割方向を制御する（つまり、可変ＭＬを偏心制御する）。
【００２４】
図２は、図１に示す撮像素子２０２の構成の一例を説明するための図である。そして、図２（ａ）は画素の断面を示す図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）を上側からみた際の電極の構成を示す図である。
【００２５】
図２（ａ）には、撮像素子２０２が備える画素の１つが示されており、画素は、光に応じた電気信号を出力する光電変換部３０４を有している。光電変換部３０４の上側にはカラーフィルター３０２を介して可変ＭＬ３０１が配置されている。また、カラーフィルター３０２と光電変換部３０４との間には半導体配線層３０３が存在する。そして、カラーフィルターの上面には可変ＭＬ３０１の形状制御を行うための電極１０１が配設されている。
【００２６】
図２（ｂ）に示すように、電極１０１はリング状であり、可変ＭＬ３０１を電極１０１に囲まれている。図示の例では、電極１０１は８分割されて、８つの分割電極３１０〜３１７を有している。つまり、可変ＭＬ３０１の周囲には複数の分割電極３１０〜３１７が配置されている。そして、これら分割電極３１０〜３１７には、制御マイコン２０９によって個別に電圧が印加される。なお、ここでは、分割電極３１０の位置がカメラ１００の上部側となるように電極１０１が配置されている。
【００２７】
可変ＭＬ３０１は、絶縁性を有する第１の液体と導電性を有する第２の液体とで満たされており、これら第１の液体および第２の液体は互いに異なる屈折率を有している。そして、第１の液体と第２の液体とは混ざり合うことなく液体間に界面を形成する。
【００２８】
図２（ｂ）に示す分割電極３１０〜３１７のいずれかに電圧を印加すると、導電性を有する第２の液体によって電圧が印加された分割電極に引き寄せられる。これによって、上記の界面の形状が変化して、可変ＭＬ３０１が偏心してその光学特性が変化する。なお、分割電極３１０〜３１７のいずれにも電圧を印加しない場合には（図２（ａ）参照）、撮影レンズ２０１に備えられた絞りを通過した光束３２０の全てが光電変換部３０４に集光する。
【００２９】
図３は、図２に示す可変ＭＬ３０１の偏心を説明するための図である。そして、図３（ａ）は、分割電極の１つに電圧を印加した際の可変ＭＬ３０１の偏心状態を示す断面図であり、図３（ｂ）は分割電極の別の１つに電圧を印加した際の可変ＭＬ３０１の偏心状態を示す断面図である。
【００３０】
図３（ａ）および図３（ｂ）においては図２（ｂ）に示す分割電極３１４の側からみた図が示されている。図３（ａ）においては、分割電極３１６に電圧を印加した際の可変ＭＬ３０１の偏心が示されており、可変ＭＬ３０１の偏心によって特定の領域から入射する光束のみが光電変換部３０４に集光される。ここでは、可変ＭＬ３０１は図中左側に偏心しており、特定の領域から入射する光束４２１が光電変換部３０４に集光する。
【００３１】
一方、図３（ｂ）においては、可変ＭＬ３０１は図中右側に偏心しており、特定の領域から入射する光束４２２が光電変換部３０４に集光する。このように、可変ＭＬ３０１を撮影レンズ２０１の光軸に対して偏心させることによって瞳分割を行うことができる。
【００３２】
図４は、図１に示す撮像素子において可変ＭＬで瞳分割された像の特性とフォーカスとの関係を説明するための図である。そして、図４（ａ）は２つの画素において可変ＭＬ３０１を互いに異なる方向に偏心させた状態を示す断面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す偏心状態とするための分割電極に対する電圧印加を示す図である。また、図４（ｃ）は図４（ａ）に示す画素を複数の配列した状態を示す図であり、図４（ｄ）は図４（ｃ）に示す位相差検出用画素で得られた第１の像および第２の像の信号波形を示す図である。
【００３３】
図４（ａ）には、図２（ｂ）に示す分割電極３１４の側からみた図が示されている。図４（ａ）に示すように、２つの画素において、互いに異なる方向に可変ＭＬ３０１を光軸中心から偏心させて瞳分割を行うと、２つの画素において互いに異なる像が得られる。ここでは、図４（ａ）において左側に示す画素から得られる像を第１の像（Ａ像）とし、右側に示す画素から得られる像を第２の像（Ｂ像）とする。
【００３４】
Ａ像を得るためには、例えば、図４（ｂ）の左側に示すように、分割電極３１６に電圧を印加する。これによって、図中実線矢印で示す向きに可変ＭＬ３０１が偏心する。同様にして、Ｂ像を得るためには、図４（ｂ）の右側に示すように、分割電極３１２に電圧を印加する。これによって、図中実線矢印で示す向きに可変ＭＬ３０１が偏心する。このように、可変ＭＬ３０１が偏心状態とされた画素は位相差検出用画素と呼ばれる。
【００３５】
図４（ｃ）において、網線で示される位相差検出用画素５０１および５０２はその偏心方向が互いに逆方向であり、これら位相差検出用画素５０１および５０２は１つ置きに配置されている。つまり、位相差検出用画素５０１および５０２との間には偏心状態ではない画素（通常画素）が位置している。
【００３６】
前述のように、撮像素子２０２は画素がベイヤー配列されており、同色のカラーフィルターを有する画素が位相差検出用画素５０１および５０２として用いられる。つまり、同色のカラーフィルターに対応する可変ＭＬを交互に逆方向に偏心させることになる。
【００３７】
位相差検出用画素５０１および５０２で得られたＡ像およびＢ像において、ピントが合っていれば、被写体の一点から出された光が一点に集まる結果Ａ像とＢ像とは一致する。一方、ピントが合っていない状態では、Ａ像とＢ像との間に位相差が生じる（図４（ｄ）参照）。
【００３８】
いま、ピントが合っていない状態においてＡ像およびＢ像の信号波形をそれぞれ信号波形５１１および信号波形５１２とすると、Ａ像およびＢ像との間には位相差５１３が存在する。そして、の位相差５１３に応じてデフォーカス量が算出される。つまり、可変ＭＬ３０１の瞳分割離制御を行った結果得られたＡ像およびＢ像に応じて、相関演算部２０８および制御マイコン２０９は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自動焦点検出を行う。この動作を、以下では、位相差ＡＦ（Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ）という。
【００３９】
ところが、前述のように、重力の影響によって、可変ＭＬ３０１のレンズ形状が変形する。特に、カメラ１００を斜め位置又は縦位置（長辺が鉛直となる位置）に構えた状態において位相差検出用画素の瞳分割制御をすると、Ａ像用画素における可変ＭＬとＢ像用画素における可変ＭＬとでレンズ形状の変形が異なるため位相差検出精度が低下してしまう。
【００４０】
位相差検出精度の低下を防止するための、図示のカメラ１００では、瞳分割方向（つまり、偏心方向）が重力方向に対して常に垂直方向（地面（水平面）に対しては水平方向）となるように可変ＭＬ３０１を偏心させて、位相差検出用画素の瞳分割制御を行う。これによって、形状可変マイクロレンズの偏心方向に対して、常に同一の方向に重力の影響が生じることになって、可変ＭＬ３０１の形状は重力に拘わらず常に同一となる。その結果、カメラ１００の傾斜角度に拘わらず、位相差検出の精度を維持することができる。
【００４１】
前述の図４（ａ）においては、重力方向は紙面奥側から手前側の方向であり、図４（ｂ）においては、重力方向は紙面下方向である。この重力方向はカメラ１００を横位置に構えたときの重力の掛かり方となる。この状態で、Ａ像用画素については分割電極３１６に電圧を印加して、重力方向に対して左方向に可変ＭＬ３０１を偏心させる。一方、Ｂ像用画素については分割電極３１２に電圧を印加して、重力方向に対して右方向に可変ＭＬ３０１を偏心させる。
【００４２】
このように、瞳分割方向（偏心方向）を重力方向に対して垂直方向（以下横目方向と呼ぶ）とすれば、常に重力の影響が下方向に一定に加わる。したがって、Ａ像用画素およびＢ像用画素の可変ＭＬ３０１におけるレンズ形状が同一となって、位相差検出の精度を維持することができる。
【００４３】
なお、図１に示すカメラ１００では、カメラ１００の傾斜角度に拘わらず、位相差検出用画素の瞳分割方向を重力方向に対して横目方向となるように制御する。
【００４４】
図５は、図１に示すカメラ１００の傾斜角度と可変ＭＬ３０１を制御する分割電極の電圧印加との関係を説明するための図である。そして、図５（ａ）はカメラ１００を横位置に構えた際における電圧を印加する分割電極を示す図であり、図５（ｂ）はカメラ１００を縦位置に構えた際における電圧を印加する分割電極を示す図である。また、図５（ｃ）はカメラ１００を右斜め位置に構えた際における電圧を印加する分割電極を示す図であり、図１（ｄ）はカメラ１００を左斜め位置に構えた際における電圧を印加する分割電極を示す図である。
【００４５】
図５（ａ）〜図５（ｄ）において、重力方向は下方向とする。図５（ａ）に示す横位置にカメラ１００を構えた場合には、Ａ像用画素については分割電極３１６に電圧が印加され、Ｂ像用画素については分割電極３１２に電圧が印加される。図５（ｂ）に示す縦位置にカメラ１００を構えた場合には、Ａ像用画素については分割電極３１０に電圧が印加され、Ｂ像用画素については分割電極３１４に電圧が印加される。
【００４６】
また、図５（ｃ）に示す右斜め位置にカメラ１００を構えた場合には、Ａ像用画素については分割電極３１５に電圧が印加され、Ｂ像用画素については分割電極３１１に電圧が印加される。図５（ｄ）に示す左斜め位置にカメラ１００を構えた場合には、Ａ像用画素について分割電極３１７に電圧が印加され、Ｂ像用画素については分割電極３１３に電圧が印加される。
【００４７】
図５（ａ）〜図５（ｄ）に示すように分割電極に電圧を印加すると、カメラ１００の構え方に関係なく、重力方向に対して横目方向となるように瞳分割方向を制御することができる。つまり、常に重力の影響が下方向に一定に加わるので、Ａ像用画素およびＢ像用画素において可変ＭＬ３０１のレンズ形状が同一となって、位相差検出の精度を維持することができる。
【００４８】
図６は、図１に示すカメラ１００における瞳分割制御を説明するためのフローチャートである。なお、図示のフローチャートに係る処理は制御マイコン２０９の制御下で行われる。
【００４９】
撮影が開始されると、制御マイコン２０９は、カメラ１００に備えられたレリーズボタン（図示せず）が押下されたか（ここでは、半押しされたか）否かを判定する（ステップＳ６０１）。レリーズボタンが押下げられないと（ステップＳ６０１において、ＮＯ）、制御マイコン２０９は待機する。
【００５０】
レリーズボタンが押下げられると（ステップＳ６０１において、ＹＥＳ）、制御マイコン２０９は傾斜センサー２１０によってカメラ１００の傾斜角度を検出する（ステップＳ６０２）。そして、制御マイコン２０９は傾斜角度に応じて、カメラ１００の構え位置を判定する。
【００５１】
図７は、図１に示すカメラ１００において傾斜角度と構え位置判定との関係を説明するための図である。そして、図７（ａ）はカメラ１００の傾斜判定基準軸を示す図であり、図７（ｂ）は傾斜角度と構え位置判定との関係を示す図である。
【００５２】
図７（ａ）に示すように、傾斜判定基準軸１００１はカメラ１００を水平に構えた際に重力方向と直交する方向に設定されている。図７（ｂ）において、水平軸１００２は重力方向に直交しており、水平軸１００２と傾斜判定基準軸１００１とがなす角度θに応じて、制御マイコン２０９は構え位置の判定を行う。
【００５３】
例えば、−２２．５°＜θ≦２２．５°であると、制御マイコン２０９はカメラ１００が横位置の構え位置であると判定する。また、２２．５°＜θ≦６７．５°であると、制御マイコン２０９はカメラ１００が左斜め位置の構え位置であると判定する。さらに、−６７．５°＜θ≦−２２．５°であると、制御マイコン２０９はカメラ１００が右斜め位置の構え位置であると判定する。そして、６７．５°（−１１２．５°）＜θ≦１１２．５°（−６７．５°）であると、制御マイコン２０９はカメラ１００が縦位置の構え位置であると判定する。
【００５４】
再び図６を参照して、制御マイコン２０９は判定の結果得られたカメラ１００の構え位置に応じて位相差検出用画素の瞳分割制御を行う（ステップＳ６０３）。例えば、カメラ１００の構え位置が横位置であると判定すると、制御マイコン２０９は、図５（ａ）に示すように、Ａ像用画素については分割電極３１６に電圧を印加し、Ｂ像用画素については分割電極３１２に電圧を印加して瞳分割制御を行う。
【００５５】
また、カメラ１００の構え位置が縦位置であると判定すると、制御マイコン２０９は図５（ｂ）に示すように、Ａ像用画素については分割電極３１０に電圧を印加し、Ｂ像用画素については分割電極３１４に電圧を印加する。さらに、カメラ１００の構え位置が右斜め位置であると判定すると、制御マイコンは、図５（ｃ）に示すように、Ａ像用画素ついては分割電極３１５に電圧を印加し、Ｂ像用画素については分割電極３１１に電圧を印加する。そして、カメラ１００の構え位置が左斜め位置であると判定すると、制御マイコン２０９は、図５（ｄ）に示すように、Ａ像用画素については分割電極３１７に電圧を印加し、Ｂ像用画素については分割電極３１３に電圧を印加する。
【００５６】
このようにして、制御マイコン２０９は検出された傾斜角度に応じて電圧を印加する分割電極を制御して、傾斜角度に拘わらず重力方向に対して横目方向となるように瞳分割方向を制御する。
【００５７】
図８は、図１に示す撮像素子２０２において瞳分割制御された位相差検出用画素の並びを説明するための図である。そして、図８（ａ）はカメラ１００を横位置に構えた際の位相差検出用画素の並びを示す図であり、図８（ｂ）はカメラ１００を縦位置に構えた際の位相差検出用画素の並びを示す図である。また、図８（ｃ）はカメラ１００を左斜め位置に構えた際の位相差検出用画素の並びを示す図である。
【００５８】
図８において、位相差検出用画素７０１はＡ像用に瞳分割制御された画素であり、位相差検出用画素７０２はＢ像用に瞳分割制御された画素である。図８に示すように、カメラ１００の構え方に拘わらず、瞳分割制御された位相差検出用画素７０１および７０２は１ラインにおいて１画素おきにＡ像用およびＢ像用画素が位置する。そして、可変ＭＬ３０１の偏心方向は交互に逆方向とされ、かつ重力方向に対して直交する方向（垂直方向）とされる。なお、撮像素子２０２に備えられたカラーフィルターはベイヤー配列されているので、位相差検出用画素のカラーフィルターは同色となる。
【００５９】
上述のようにして、横目方向に瞳分割制御を行うと、縦方向のエッジが多い被写体については検出精度が高くなる。そして、一般に建物又は人物を撮影した際の画像は重力方向と平行な縦方向のエッジが多く含まれるので、Ａ像およびＢ像の信号波形が取得しやすくなって、位相差検出精度が向上する。さらに、図８に示すように、位相差検出用画素を直線上に配置すると、類似したパターンを有するＡ像およびＢ像の取得が可能となって、モアレの低減を図ることができる。
【００６０】
再び図６を参照して、制御マイコン２０９の制御下で、相関演算部２０８は像分離部２０７の出力であるＡ像およびＢ像のずれ量からデフォーカス量を算出する。そして、制御マイコン２０９はデフォーカス量に応じて撮影レンズ２０１に備えられたフォーカスレンズを光軸に沿って移動させて位相差ＡＦを行う（ステップＳ６０４）。
【００６１】
続いて、制御マイコン２０９はレリーズボタンが解放されたか否かを判定する（ステップＳ６０５）。レリーズボタンが解放されると（ステップＳ６０５において、ＹＥＳ）、制御マイコン２０９はステップＳ６０１の処理に戻る。
【００６２】
一方、レリーズボタンが解放されないと（ステップＳ６０５において、ＮＯ）、制御マイコン２０９はレリーズボタンが全押しされたか否かを判定する（ステップＳ６０６）。レリーズボタンが全押しされないと（ステップＳ６０６において、ＮＯ）、制御マイコン２０９は待機する。
【００６３】
レリーズボタンが全押しされると（ステップＳ６０６において、ＹＥＳ）、制御マイコン２０９は位相差検出用画素の瞳分割制御を停止して撮影処理を行う（ステップＳ６０７）。撮影処理の際には、撮像素子２０２の出力であるアナログ信号がＡ／Ｄ変換部２０３でＡ／Ｄ変換されて信号処理部２０５で処理された後、記録メディア２０６に記録される。その後、制御マイコン２０９は撮影処理を終了する。
【００６４】
なお、上述の説明では、瞳分割制御をされる位相差検出用画素が重力方向に対して垂直方向（地面に対して水平方向）に直線状に配置されるように制御したが、位相差検出用画素の配置はこれに限定されるものではない。
【００６５】
さらに、上述の説明では、電極１０１を円周に沿って８つの分割電極３１０〜３１７に分割したが、電極１０１の分割数は８つに限定されるものではなく、より細かく制御をするため、電極１０１を、８つを超える分割数で分割するようにしてもよい。分割電極の数を多くすれば、カメラ１００の傾斜角度に応じて、精度よく可変ＭＬ３０１を重力方向に対してより精度よく横目方向に制御することができる。
【００６６】
このように、本発明の第１の実施形態では、常に重力の影響がカメラに対して下方向（つまり、鉛直方向）に一定に加わるので、Ａ像用画素およびＢ像用画素における可変ＭＬ３０１のレンズ形状が同一となって、位相差検出の精度を維持することができる。
【００６７】
［第２の実施形態］
続いて、本発明の第２の実施形態によるカメラについて説明する。なお、第２の実施形態によるカメラの構成は、図１に示すカメラと同様であるので説明を省略する。
【００６８】
図９は、本発明の第２の実施形態によるカメラにおける瞳分割制御を説明するためのフローチャートである。なお、図示のフローチャートに係る処理は制御マイコン２０９の制御下で行われる。また、ここでは、動画撮影の際などにおいて、撮像素子２０２で得られた画素値が用いられない画素が存在する場合の制御について説明する。
【００６９】
撮影の開始に当たって、ユーザーは操作部（図示せず）を用いて動画の撮影を行うために動画撮影モードに設定する（ステップＳ８０１）。動画撮影モードの設定によって、制御マイコン２０９はカメラ１００に備えられた撮影ボタン（図示せず）が押下げられたか否かを判定する（ステップＳ８０２）。撮影ボタンが押下げられないと（ステップＳ８０２において、ＮＯ）、制御マイコン２０９は待機する。
【００７０】
撮影ボタンが押下げられると（ステップＳ８０２において、ＹＥＳ）、制御マイコン２０９は傾斜センサー２１０によってカメラ１００の傾斜角度を検出する（ステップＳ８０３）。そして、制御マイコン２０９は傾斜角度に応じて、カメラ１００の構え位置を判定する。
【００７１】
続いて、制御マイコン２０９は、動画撮影の際に有効画素として読み出しの対象とならない無効画素（つまり、間引き処理される画素）を判定して、後述するように無効画素を、瞳分割制御を行う位相差検出用画素に設定する（ステップＳ８０４）。
【００７２】
図１０は、本発明の第２の実施形態によるカメラに備えられた撮像素子において瞳分割制御された位相差検出用画素の並びを説明するための図である。そして、図１０（ａ）はカメラを横位置に構えた際の位相差検出用画素の並びを示す図であり、図１０（ｂ）はカメラを左斜め位置に構えた際の位相差検出用画素の並びを示す図である。
【００７３】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示す例では、撮像素子２０２において、２ラインおき（つまり、２ライン毎）に有効画素（網点で示す画素）９０４と無効画素（白抜きで示す画素）９０３とが設定される。そして、制御マイコン２０９は無効画素９０３において、Ａ像用の位相差検出用画素９０１とＢ像用の位相差検出用画素９０２を設定する。
【００７４】
図示の例では、２ラインの無効画素９０３中の１ラインの無効画素（ここでは、２ラインにおける上側ラインの無効画素）９０３に瞳分割された位相差検出用画素９０１および９０２が設定される。そして、１ラインにおいて１画素おきにＡ像用およびＢ像用の位相差検出用画素９０１および９０２が位置する。また、可変ＭＬ３０１の偏心方向は交互に逆方向とされ、かつ、カメラ１００の構え方に拘わらず、可変ＭＬ３０１の偏心方向は重力方向に対して直交する方向（垂直方向）とされる。
【００７５】
なお、撮像素子２０２に備えられたカラーフィルターはベイヤー配列されているので、位相差検出用画素のカラーフィルターは同色となる。また、ここでは、相関演算部２０８は、垂直方向に並んだＡ像用およびＢ像用の位相差検出用画素９０１および９０２の出力をそれぞれ平均化して一次元のＡ像用およびＢ像用の信号波形を得る。
【００７６】
再び図９を参照して、制御マイコン２０９は判定の結果得られたカメラ１００の構え位置に応じて位相差検出用画素の瞳分割制御を行う（ステップＳ８０５）。ここでは、制御マイコン２０９は、図１０で説明したように、有効画素９０４を除いて１画素おきにＡ像用およびＢ像用の位相差検出用画素が位置するように可変ＭＬ３０１を偏心制御する。この際には、カメラ１００の傾斜角度に拘わらず、偏心方向が重力方向に対して横目方向（直交する方向）となるように瞳分割方向を制御することになる。
【００７７】
続いて、制御マイコン２０９の制御下で、相関演算部２０８は像分離部２０７の出力であるＡ像およびＢ像のずれ量からデフォーカス量を算出する。そして、制御マイコン２０９はデフォーカス量に応じて撮影レンズ２０１に備えられたフォーカスレンズを光軸に沿って移動させて位相差ＡＦを行う（ステップＳ８０６）。
【００７８】
次に、制御マイコン２０９は撮影処理を行う（ステップＳ８０７）。撮影処理の際には、撮像素子２０２の出力であるアナログ信号がＡ／Ｄ変換部２０３でＡ／Ｄ変換されて信号処理部２０５で処理された後、記録メディア２０６に動画が記録される。
【００７９】
その後、制御マイコン２０９は撮影ボタンが押下げられたか否かを判定する（ステップＳ８０８）。撮影ボタンが押下げられると（ステップＳ８０８において、ＹＥＳ）、制御マイコン２０９は撮影処理（ここでは、動画撮影）を終了する。一方、撮影ボタンが押下げられないと（ステップＳ８０８において、ＮＯ）、制御マイコン２０９はステップＳ８０６の処理に戻って位相差ＡＦを行う。
【００８０】
このように、本発明の第２の実施形態では、動画撮影の際に、間引き処理される無効画素から、瞳分割制御を行う位相差検出用画素を設定するようにしたので、瞳分割制御された位相差検出用画素に起因する画質劣化を防止することができる。
【００８１】
上述のように、撮像装置の傾斜角度に応じて可変マイクロレンズを偏心制御して、可変マイクロレンズにおける瞳分割方向を重力方向に関して所定の方向とするようにしたので、撮像装置の傾斜角度に拘わらず、精度よく位相差検出を行うことができる。
【００８２】
なお、動画撮影の際に、フレーム毎又は画像の撮影サイズ毎に間引き処理される無効画素の位置が変更される場合には、瞳分割制御を行う位相差検出用画素を、選択的に間引き処理される無効画素の位置に設定するようにしてもよい。
【００８３】
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、傾斜センサーが検出手段として機能し、相関演算部２０８および制御マイコン２０９が制御手段および焦点調節手段として機能する。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
上記の制御方法および制御プログラムの各々は、少なくとも検出ステップ、制御ステップ、および調節ステップを有している。
【００８７】
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、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】
【００８８】
２０１  撮影レンズ
２０２  撮像素子
２０３  Ａ／Ｄ変換部
２０４  像加算部
２０５  信号処理部
２０６  記録メディア
２０７  像分離部
２０８  相関演算部
２０９  制御マイコン
２１０  傾斜センサー
【図１】
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【図２】
2015108712.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015108712.tif 000008
【図７】
2015108712.tif 000009
【図８】
2015108712.tif 000010
【図９】
2015108712.tif 000011
【図１０】
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