(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を結像させる結像光学系の第１の瞳領域を通過する光束を受光する第１の画素群と、前記結像光学系の第２の瞳領域を通過する光束を受光する第２の画素群とを有する撮像素子と、
前記結像光学系における該結像光学系を通過する光束の外縁を規定する枠の情報である枠情報と、前記枠の種類を識別する識別情報とを前記結像光学系から取得する取得手段と、
前記枠情報と前記識別情報とに基づいて前記第１の画素群からの信号と前記第２の画素群からの信号とを補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された前記第１の画素群からの信号と前記第２の画素群からの信号とに基づいて、前記結像光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段と、を備え、
前記識別情報は、同一の枠をグループ化して識別するための情報であることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記枠情報は、前記第１および第２の画素群の各画素から前記結像光学系を介して見た場合の、前記枠の位置と前記枠の形状と前記枠の大きさの情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記識別情報は、前記結像光学系に備えられた絞りの駆動回数によって前記枠情報が変化するか否かを識別するための情報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】
被写体像を結像させる結像光学系の第１の瞳領域を通過する光束を受光する第１の画素群と、前記結像光学系の第２の瞳領域を通過する光束を受光する第２の画素群とを有する撮像素子と、
前記結像光学系における該結像光学系を通過する光束の外縁を規定する枠の情報である枠情報と、前記枠の種類を識別する識別情報とを前記結像光学系から取得する取得手段と、
前記枠情報と前記識別情報とに基づいて前記第１の画素群からの信号と前記第２の画素群からの信号とを補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された前記第１の画素群からの信号と前記第２の画素群からの信号とに基づいて、前記結像光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段と、を備え、
前記識別情報は、前記結像光学系に備えられた絞りの駆動回数によって前記枠情報が変化するか否かを識別するための情報であることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
前記枠情報は、前記第１および第２の画素群の各画素から前記結像光学系を介して見た場合の、前記枠の位置と前記枠の形状と前記枠の大きさの情報を含むことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
被写体像を結像させる結像光学系の第１の瞳領域を通過する光束を受光する第１の画素群と、前記結像光学系の第２の瞳領域を通過する光束を受光する第２の画素群とを有する撮像素子を備える撮像装置の制御方法であって、
前記結像光学系における該結像光学系を通過する光束の外縁を規定する枠の情報である枠情報と、前記枠の種類を識別する識別情報とを前記結像光学系から取得する取得工程と、
前記枠情報と前記識別情報とに基づいて前記第１の画素群からの信号と前記第２の画素群からの信号とを補正する補正工程と、
前記補正工程において補正された前記第１の画素群からの信号と前記第２の画素群からの信号とに基づいて、前記結像光学系の焦点状態を検出する焦点検出工程と、を有し、
前記識別情報は、同一の枠をグループ化して識別するための情報であることを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項７】
被写体像を結像させる結像光学系の第１の瞳領域を通過する光束を受光する第１の画素群と、前記結像光学系の第２の瞳領域を通過する光束を受光する第２の画素群とを有する撮像素子を備える撮像装置の制御方法であって、
前記結像光学系における該結像光学系を通過する光束の外縁を規定する枠の情報である枠情報と、前記枠の種類を識別する識別情報とを前記結像光学系から取得する取得工程と、
前記枠情報と前記識別情報とに基づいて前記第１の画素群からの信号と前記第２の画素群からの信号とを補正する補正工程と、
前記補正工程において補正された前記第１の画素群からの信号と前記第２の画素群からの信号とに基づいて、前記結像光学系の焦点状態を検出する焦点検出工程と、を有し、
前記識別情報は、前記結像光学系に備えられた絞りの駆動回数によって前記枠情報が変化するか否かを識別するための情報であることを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項８】
被写体像を結像させるレンズ装置の第１の瞳領域を通過する光束を受光する第１の画素群と、前記レンズ装置の第２の瞳領域を通過する光束を受光する第２の画素群とを有する撮像素子と、
前記レンズ装置における該レンズ装置を通過する光束の外縁を規定する枠の情報である枠情報と、前記枠の種類を識別する識別情報とを前記レンズ装置から取得する取得手段と、
前記枠情報と前記識別情報とに基づいて前記第１の画素群からの信号と前記第２の画素群からの信号とを補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された前記第１の画素群からの信号と前記第２の画素群からの信号とに基づいて、前記レンズ装置の焦点状態を検出する焦点検出手段と、を備える撮像装置に用いられる前記レンズ装置であって、
前記枠情報と、前記識別情報とを送信可能に格納しており、前記識別情報は、同一の枠をグループ化して識別するための情報であることを特徴とするレンズ装置。
【請求項９】
前記枠情報は、前記第１および第２の画素群の各画素から前記レンズ装置を介して見た場合の、前記枠の位置と前記枠の形状と前記枠の大きさの情報を含むことを特徴とする請求項８に記載のレンズ装置。
【請求項１０】
前記識別情報は、前記レンズ装置に備えられた絞りの駆動回数によって前記枠情報が変化するか否かを識別するための情報であることを特徴とする請求項８または９に記載のレンズ装置。
【請求項１１】
被写体像を結像させるレンズ装置の第１の瞳領域を通過する光束を受光する第１の画素群と、前記レンズ装置の第２の瞳領域を通過する光束を受光する第２の画素群とを有する撮像素子と、
前記レンズ装置における該レンズ装置を通過する光束の外縁を規定する枠の情報である枠情報と、前記枠の種類を識別する識別情報とを前記レンズ装置から取得する取得手段と、
前記枠情報と前記識別情報とに基づいて前記第１の画素群からの信号と前記第２の画素群からの信号とを補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された前記第１の画素群からの信号と前記第２の画素群からの信号とに基づいて、前記レンズ装置の焦点状態を検出する焦点検出手段と、を備える撮像装置に用いられる前記レンズ装置であって、
前記枠情報と、前記識別情報とを送信可能に格納しており、前記識別情報は、前記結像光学系に備えられた絞りの駆動回数によって前記枠情報が変化するか否かを識別するための情報であることを特徴とするレンズ装置。
【請求項１２】
前記枠情報は、前記第１および第２の画素群の各画素から前記レンズ装置を介して見た場合の、前記枠の位置と前記枠の形状と前記枠の大きさの情報を含むことを特徴とする請求項１１に記載のレンズ装置。
【請求項１３】
被写体像を結像させるレンズ装置の第１の瞳領域を通過する光束を受光する第１の画素群と、前記レンズ装置の第２の瞳領域を通過する光束を受光する第２の画素群とを有する撮像素子と、
前記レンズ装置における該レンズ装置を通過する光束の外縁を規定する枠の情報である枠情報と、前記枠の種類を識別する識別情報とを前記レンズ装置から取得する取得手段と、
前記枠情報と前記識別情報とに基づいて前記第１の画素群からの信号と前記第２の画素群からの信号とを補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された前記第１の画素群からの信号と前記第２の画素群からの信号とに基づいて、前記レンズ装置の焦点状態を検出する焦点検出手段と、を備える撮像装置に用いられる前記レンズ装置の制御方法であって、
前記枠情報と、前記識別情報とを送信可能に格納する工程を有し、前記識別情報は、同一の枠をグループ化して識別するための情報であることを特徴とするレンズ装置の制御方法。
【請求項１４】
被写体像を結像させるレンズ装置の第１の瞳領域を通過する光束を受光する第１の画素群と、前記レンズ装置の第２の瞳領域を通過する光束を受光する第２の画素群とを有する撮像素子と、
前記レンズ装置における該レンズ装置を通過する光束の外縁を規定する枠の情報である枠情報と、前記枠の種類を識別する識別情報とを前記レンズ装置から取得する取得手段と、
前記枠情報と前記識別情報とに基づいて前記第１の画素群からの信号と前記第２の画素群からの信号とを補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された前記第１の画素群からの信号と前記第２の画素群からの信号とに基づいて、前記レンズ装置の焦点状態を検出する焦点検出手段と、を備える撮像装置に用いられる前記レンズ装置の制御方法であって、
前記枠情報と、前記識別情報とを送信可能に格納する工程を有し、前記識別情報は、前記結像光学系に備えられた絞りの駆動回数によって前記枠情報が変化するか否かを識別するための情報であることを特徴とするレンズ装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置における撮影光学系の焦点調節技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撮影レンズの焦点状態を検出する方式の一つとして、センサの各画素にマイクロレンズが形成された２次元のセンサを用いて瞳分割方式の焦点検出を行う装置が特許文献１に開示されている。特許文献１の装置では、センサを構成する各画素の光電変換部が複数に分割されており、分割された光電変換部がマイクロレンズを介して撮影レンズの瞳の異なる領域を受光するように構成している。
【０００３】
また特許文献２では、マイクロレンズと光電変換部の相対位置を偏位させた画素を２次元的に配置した、イメージセンサを兼ねた固体撮像装置を開示している。特許文献２の固体撮像装置では、撮影レンズの焦点状態を検出する時は、マイクロレンズと光電変換部の相対偏位方向が異なる画素列で生成される像に基づいて撮影レンズの焦点状態を検出している。一方通常の画像を撮像するときは、マイクロレンズと光電変換部の相対偏位方向が異なる画素を加算することにより、画像を生成している。
【０００４】
また、デジタルスチルカメラに用いられるＣＭＯＳ型イメージセンサ（固体撮像装置）を用いて瞳分割方式の焦点検出を行う固体撮像装置が特許文献３に開示されている。特許文献３の固体撮像装置は、固体撮像装置を構成する多数の画素のうち一部の画素は撮影レンズの焦点状態を検出するために光電変換部が２つに分割された構成になっている。光電変換部は、マイクロレンズを介して撮影レンズの瞳の所定領域を受光するように構成されている。
【０００５】
図２３は、特許文献３に開示されている固体撮像装置の中央に位置する焦点検出を行う画素の受光分布の説明図で、２つに分割された光電変換部がそれぞれ受光可能な撮影レンズの瞳上の領域を示している。図中円内の斜線部は撮影レンズの射出瞳を示し、白抜きされた領域Ｓα、領域Ｓβは２つに分割された光電変換部の受光可能な領域で、通常撮影レンズの光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対して対称になるように設定されている。
【０００６】
カメラにおいては、撮影レンズの瞳上の領域Ｓαを透過した光束により生成された像と領域Ｓβを透過した光束により生成される像の相関演算を行って、撮影レンズの焦点状態が検出される。撮影レンズの異なる瞳領域を透過した光束より生成される像の相関演算を行って焦点検出を行う方法は、特許文献４に開示されている。
【０００７】
また、特許文献４では、カメラに格納された特定の、像を修正するためのフィルタを口径比、射出瞳位置、像ズレ量によって変形し、該変形フィルタを被写体像に適応したのち、結像状態を検出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭５８−２４１０５号公報（第２頁、図１）
【特許文献２】特許第２９５９１４２号公報（第２頁、図２）
【特許文献３】特開２００５−１０６９９４号公報（第７頁、図３）
【特許文献４】特開平５−１２７０７４号公報（第１５頁、図３４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
光電変換部はマイクロレンズを介して撮影レンズの瞳の所定領域を受光している。図１５は、マイクロレンズを介して撮影レンズの瞳の所定領域を受光する受光感度の分布と、レンズ枠を重ね合わせたものである。
【００１０】
図１５は撮像素子中央の焦点検出用画素の入射角特性に、レンズ枠や絞りなどの、光束を制限する部材の枠を重ねて表示した模式図である。枠は実際は、複数の枠の重ね合わせとなるが、ここでは簡単のため、一つの枠を記載している。
【００１１】
図１５（ａ）は画素ＳＨＡ、図１５（ｂ）は画素ＳＨＢの特性を示している。図１５中ｘ軸、ｙ軸はそれぞれ画素のｘ方向、ｙ方向の入射角度を表している。図１５では、色が濃くなるほど受光強度が高いことを示している。また、画素ＳＨＡ及び画素ＳＨＢにはＡｒｅａ１で示したレンズ枠形状の内側を透過した光束が図示した瞳強度分布で入射する。
【００１２】
図１５で明らかなように、撮影レンズのレンズ枠や絞りなどの光束を制限する部材によって光束のけられが生じてしまう。その結果、撮影レンズの瞳上の領域Ｓαを透過した光束により生成された像と領域Ｓβを透過した光束により生成される像とに基づいて相関演算を行っても、精度の高い焦点検出ができないという欠点があった。
【００１３】
また、特許文献４の発明では、カメラに格納された特定のフィルタを条件によって変形しただけではケラレ状態に応じた修復ができないという欠点があった。
【００１４】
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、より精度良く焦点検出を行うことを可能にした撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係わる撮像装置は、被写体像を結像させる結像光学系の第１の瞳領域を通過する光束を受光する第１の画素群と、前記結像光学系の第２の瞳領域を通過する光束を受光する第２の画素群とを有する撮像素子と、前記結像光学系における該結像光学系を通過する光束の外縁を規定する枠の情報である枠情報と、前記枠の種類を識別する識別情報とを前記結像光学系から取得する取得手段と、前記枠情報と前記識別情報とに基づいて前記第１の画素群からの信号と前記第２の画素群からの信号とを補正する補正手段と、前記補正手段により補正された前記第１の画素群からの信号と前記第２の画素群からの信号とに基づいて、前記結像光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段と、を備え、前記識別情報は、同一の枠をグループ化して識別するための情報であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光束のケラレのある像をより精度良く修復することが可能となり、より精度良く焦点検出を行うことが可能な撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の撮像装置の一実施形態であるカメラの構成を示す図。
【図２】撮像素子の概略的回路構成図。
【図３】撮像素子の画素部の断面図。
【図４】撮像素子の駆動タイミングチャート。
【図５】撮像素子の撮像用画素の平面図と断面図。
【図６】撮影レンズの水平方向（横方向）に瞳分割を行うための焦点検出用画素の平面図と断面図。
【図７】撮影レンズの垂直方向に瞳分割を行うための焦点検出用画素の平面図と断面図。
【図８】撮像素子の瞳分割状況を概念的に説明する図。
【図９】焦点検出時に取得した画像と焦点検出領域を説明する図。
【図１０】撮像素子中央の焦点検出用画素の入射角特性を表した模式図。
【図１１】焦点検出用画素の入射角特性を２次元で表した図。
【図１２】光束のケラレを説明する図。
【図１３】瞳面Ｍｅ上での瞳領域を示した図。
【図１４】焦点検出用画素の瞳強度分布を示す図。
【図１５】撮像素子中央の焦点検出用画素の瞳面Ｍｅ上でのケラレを示した図。
【図１６】撮像素子中央の焦点検出用画素の瞳面Ｍｅ上での入射光束の瞳強度分布を２次元で表した図。
【図１７】撮像素子の中央から像高を持った位置の画素の瞳面Ｍｅ上でのケラレを示した図。
【図１８】撮像素子の中央から像高を持った位置の画素の瞳面Ｍｅ上での入射光束の瞳強度分布を２次元で表した図。
【図１９】焦点検出動作を示すフローチャート。
【図２０】レンズ枠の位置や半径と、撮像素子のある像高でのレンズ光束を模式的に示した断面図。
【図２１】枠情報のデータテーブル。
【図２２】枠の素性を示すデータテーブル。
【図２３】撮像素子の受光分布の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図１〜図２２を参照して、本発明の一実施形態の撮像装置について説明する。
【００１９】
図１は本発明の撮像装置の一実施形態であるカメラの構成を示す図である。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、光軸方向に進退可能に保持される。１０２は絞り兼用シャッタで、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。１０３は第２レンズ群である。そして絞り兼用シャッタ１０２及び第２レンズ群１０３は一体となって光軸方向に進退し、第１レンズ群１０１の進退動作との連動により、変倍作用（ズーム機能）をなす。
【００２０】
１０５は第３レンズ群で、光軸方向の進退により、焦点調節を行う。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、光電変換手段である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ｍ画素、縦方向ｎ画素の受光ピクセル上に、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】
１１１はズームアクチュエータで、不図示のカム筒を回動することで、第１レンズ群１１１乃至第３レンズ群１０５を光軸方向に進退駆動し、変倍操作を行う。１１２は絞りシャッタアクチュエータで、絞り兼用シャッタ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を光軸方向に進退駆動して焦点調節を行う。
【００２２】
１１５は撮影時の被写体照明用の電子フラッシュで、キセノン管を用いた閃光照明装置が好適であるが、連続発光するＬＥＤを備えた照明装置を用いても良い。１１６はＡＦ補助光装置で、所定の開口パターンを有したマスクの像を、投光レンズを介して被写界に投影し、暗い被写体あるいは低コントラスト被写体に対する焦点検出能力を向上させる。
【００２３】
１２１は、カメラ本体の種々の制御を司るカメラ内ＣＰＵで、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し、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する。そして、ＡＦ、撮影、画像処理、記録等の一連の動作を実行する。カメラ内ＣＰＵ１２１は本発明の焦点検出手段、光量補正手段、光束規定情報補正手段である。
【００２４】
１２２は電子フラッシュ制御回路で、撮影動作に同期して電子フラッシュ１１５を点灯制御する。１２３は補助光駆動回路で、焦点検出動作に同期してＡＦ補助光装置１１６を点灯制御する。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変換してカメラ内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γ変換、カラー補間、ＪＰＥＧ圧縮等の処理を行う。
【００２５】
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を光軸方向に進退駆動して焦点調節を行う。１２８は絞りシャッタ駆動回路で、絞りシャッタアクチュエータ１１２を駆動制御して絞り兼用シャッタ１０２の開口を制御する。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。
【００２６】
１３１はＬＣＤ等の表示器で、カメラの撮影モードに関する情報、撮影前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等を表示する。１３２は操作スイッチ群で、電源スイッチ、レリーズ（撮影トリガ）スイッチ、ズーム操作スイッチ、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、撮影済み画像を記録する。
【００２７】
図２は本実施形態における撮像素子の概略的回路構成を示した図で、特開平０９−０４６５９６号報等に開示された技術が好適である。図２は２次元Ｃ−ＭＯＳエリアセンサの２列×４行画素の範囲を示したものであるが、撮像素子として利用する場合は、当図に示した画素を多数配置し、高解像度画像の取得を可能としている。本実施形態においては、画素ピッチが２μm、有効画素数が横３０００列×縦２０００行＝６００万画素、撮像画面サイズが横６ｍｍ×縦４ｍｍの撮像素子として説明を行う。
【００２８】
図２において、１はＭＯＳトランジスタゲートとゲート下の空乏層からなる光電変換素子の光電変換部、２はフォトゲート、３は転送スイッチＭＯＳトランジスタ、４はリセット用ＭＯＳトランジスタ、５はソースフォロワアンプＭＯＳトランジスタである。６は水平選択スイッチＭＯＳトランジスタ、７はソースフォロワの負荷ＭＯＳトランジスタ、８は暗出力転送ＭＯＳトランジスタ、９は明出力転送ＭＯＳトランジスタ、１０は暗出力蓄積容量ＣＴＮ、１１は明出力蓄積容量ＣＴＳである。１２は水平転送ＭＯＳトランジスタ、１３は水平出力線リセットＭＯＳトランジスタ、１４は差動出力アンプ、１５は水平走査回路、１６は垂直走査回路である。
【００２９】
図３は本実施形態における撮像素子の画素部の断面図である。図３において、１７はＰ型ウェル、１８はゲート酸化膜、１９は一層目ポリＳｉ、２０は二層目ポリＳｉ、２１はｎ+ フローティングディフュージョン部（ＦＤ）である。ＦＤ部２１は別の転送ＭＯＳトランジスタを介して別の光電変換部と接続される。図３において、２つの転送ＭＯＳトランジスタ３のドレインとＦＤ部２１を共通化して微細化とＦＤ部２１の容量低減による感度向上を図っているが、Ａｌ配線でＦＤ部２１を接続しても良い。
【００３０】
次に、図４のタイミングチャートを用いて動作を説明する。このタイミングチャートは全画素独立出力の場合である。
【００３１】
まず垂直走査回路１６からのタイミング出力によって、制御パルスφLをハイとして垂直出力線をリセットする。また制御パルスφＲ0,φＰＧ00,φＰＧe0をハイとし、リセット用ＭＯＳトランジスタ４をオンとし、フォトゲート２の一層目ポリＳｉ１９をハイとしておく。時刻Ｔ0において、制御パルスφＳ0をハイとし、選択スイッチＭＯＳトランジスタ６をオンさせ、第１，第２ラインの画素部を選択する。次に制御パルスφＲ0をロウとし、ＦＤ部２１のリセットを止め、ＦＤ部２１をフローティング状態とし、ソースフォロワアンプＭＯＳトランジスタ５のゲート・ソース間をスルーとする。その後、時刻Ｔ1において制御パルスφＴNをハイとし、ＦＤ部２１の暗電圧をソースフォロワ動作で蓄積容量ＣＴＮ１０に出力させる。
【００３２】
次に、第１ラインの画素の光電変換出力を行うため、第１ラインの制御パルスφＴＸ00をハイとして転送スイッチＭＯＳトランジスタ３を導通した後、時刻Ｔ2 において制御パルスφＰＧ00をローとして下げる。この時フォトゲート２の下に拡がっていたポテンシャル井戸を上げて、光発生キャリアをＦＤ部２１に完全転送させるような電圧関係が好ましい。従って完全転送が可能であれば制御パルスφＴＸはパルスではなくある固定電位でもかまわない。
【００３３】
時刻Ｔ2 でフォトダイオードの光電変換部１からの電荷がＦＤ部２１に転送されることにより、ＦＤ部２１の電位が光に応じて変化することになる。この時ソースフォロワアンプＭＯＳトランジスタ５がフローティング状態であるので、ＦＤ部２１の電位を時刻Ｔ3 において制御パルスφＴs をハイとして蓄積容量ＣＴＳ１１に出力する。この時点で第１ラインの画素の暗出力と光出力はそれぞれ蓄積容量ＣＴＮ１０とＣＴＳ１１に蓄積されており、時刻Ｔ4 の制御パルスφＨＣを一時ハイとして水平出力線リセットＭＯＳトランジスタ１３を導通して水平出力線をリセットする。そして、水平転送期間において水平走査回路１５の走査タイミング信号により水平出力線に画素の暗出力と光出力が出力される。この時、蓄積容量ＣＴＮ１０とＣＴＳ１１の差動増幅器１４によって、差動出力ＶOUTを取れば、画素のランダムノイズ、固定パターンノイズを除去したＳ／Ｎの良い信号が得られる。また画素３０−１２、３０−２２の光電荷は画素３０−１１、３０−２１と同時に夫々の蓄積容量ＣＴＮ１０とＣＴＳ１１に蓄積されるが、その読み出しは水平走査回路１５からのタイミングパルスを１画素分遅らして水平出力線に読み出して差動増幅器１４から出力される。
【００３４】
本実施形態では、差動出力ＶOUTをチップ内で行う構成を示しているが、チップ内に含めず、外部で従来のＣＤＳ（Correlated Double Sampling：相関二重サンプリング）回路を用いても同様の効果が得られる。
【００３５】
蓄積容量ＣＴＳ１１に明出力を出力した後、制御パルスφＲ0をハイとしてリセット用ＭＯＳトランジスタ４を導通しＦＤ部２１を電源ＶDDにリセットする。第１ラインの水平転送が終了した後、第２ラインの読み出しを行う。第２ラインの読み出しは、制御パルスφＴＸe0，制御パルスφＰＧe0を同様に駆動させ、制御パルスφＴN、φＴSに夫々ハイパルスを供給して、蓄積容量ＣＴＮ１０とＣＴＳ１１に夫々光電荷を蓄積し、暗出力及び明出力を取り出す。以上の駆動により、第１，第２ラインの読み出しが夫々独立に行える。この後、垂直走査回路を走査させ、同様に第２ｎ＋１，第２ｎ＋２（ｎ＝１，２，…）の読み出しを行えば全画素独立出力が行える。即ち、ｎ＝１の場合は、まず制御パルスφＳ1をハイとし、次にφＲ1をローとし、続いて制御パルスφＴN、φＴＸ01をハイとし、制御パルスφＰＧ01をロー、制御パルスφＴSをハイ、制御パルスφＨＣを一時ハイとして画素３０−３１，３０−３２の画素信号を読み出す。続いて、制御パルスφＴＸe1，φＰＧe1及び上記と同様に制御パルスを印加して、画素３０−４１，３０−４２の画素信号を読み出す。
【００３６】
図５乃至図７は、撮像用画素と焦点検出用画素の構造を説明する図である。本実施形態においては、２行×２列の４画素のうち、対角２画素にＧ（緑色）の分光感度を有する画素を配置し、他の２画素にＲ（赤色）とＢ（青色）の分光感度を有する画素を各１個配置した、ベイヤー配列が採用されている。そして、ベイヤー配列の間に、後述する構造の焦点検出用画素が所定の規則にて分散配置される。
【００３７】
図５は、撮像用画素の平面図と断面図である。図５（ａ）は撮像素子中央に位置する２行×２列の撮像用画素の平面図である。周知のごとく、ベイヤー配列では対角方向にＧ画素が、他の２画素にＲとＢの画素が配置される。そして２行×２列の構造が繰り返し配置される。
【００３８】
図５（ａ）の断面Ａ−Ａを図５（ｂ）に示す。ＭＬは各画素の最前面に配置されたオンチップマイクロレンズ、ＣＦＲはＲ（Ｒｅｄ）のカラーフィルタ、ＣＦＧはＧ（Ｇｒｅｅｎ）のカラーフィルタである。ＰＤは図３で説明したＣ−ＭＯＳセンサの光電変換部を模式的に示したもの、ＣＬはＣ−ＭＯＳセンサ内の各種信号を伝達する信号線を形成するための配線層である。ＴＬは撮影光学系を模式的に示したものである。
【００３９】
ここで、撮像用画素のオンチップマイクロレンズＭＬと光電変換部ＰＤは、撮影光学系ＭＬを通過した光束を可能な限り有効に取り込むように構成されている。換言すると、撮影光学系ＴＬの射出瞳ＥＰと光電変換部ＰＤは、マイクロレンズＭＬにより共役関係にあり、かつ光電変換部の有効面積は大面積に設計される。また、図５（ｂ）ではＲ画素の入射光束について説明したが、Ｇ画素及びＢ（Ｂｌｕｅ）画素も同一の構造となっている。従って、撮像用のＲＧＢ各画素に対応した射出瞳ＥＰは大径となり、被写体からの光束を効率よく取り込んで画像信号のＳ／Ｎを向上させている。
【００４０】
図６は、撮影レンズの図中ｘ方向に瞳分割を行うための焦点検出用画素の平面図と断面図である。図６（ａ）は、撮像素子中央に位置する焦点検出用画素を含む２行×２列の画素の平面図である。撮像信号を得る場合、Ｇ画素は輝度情報の主成分をなす。そして人間の画像認識特性は輝度情報に敏感であるため、Ｇ画素が欠損すると画質劣化が認められやすい。一方でＲもしくはＢ画素は、色情報を取得する画素であるが、人間は色情報には鈍感であるため、色情報を取得する画素は多少の欠損が生じても画質劣化に気づきにくい。そこで本実施形態においては、２行×２列の画素のうち、Ｇ画素は撮像用画素として残し、ＲとＢに相当する位置の画素に、ある割合で焦点検出用画素を配列している。これを図６（ａ）においてＳＨＡ及びＳＨＢで示す。
【００４１】
図６（ａ）の断面Ｂ−Ｂを図６（ｂ）に示す。マイクロレンズＭＬと、光電変換部ＰＤは図５（ｂ）に示した撮像用画素と同一構造である。本実施形態においては、焦点検出用画素の信号は画像創生には用いないため、色分離用カラーフィルタの代わりに透明膜ＣＦＷ（Ｗｈｉｔｅ）が配置される。また、撮像素子で瞳分割を行うため、配線層ＣＬの開口部はマイクロレンズＭＬの中心線に対してｘ方向に偏倚している。具体的には、画素ＳＨＡの開口部ＯＰＨＡは−ｘ方向に偏倚しているため、撮影レンズＴＬの左側の射出瞳ＥＰＨＡ（第１の瞳領域）を通過した光束を受光する。同様に、画素ＳＨＢの開口部ＯＰＨＢは＋ｘ方向に偏倚しているため、撮影レンズＴＬの右側の射出瞳ＥＰＨＢ（第２の瞳領域）を通過した光束を受光する。よって、画素ＳＨＡをｘ方向に規則的に配列し、これらの画素群（本発明の第１の画素群に相当）で取得した被写体像をＡ像とし、画素ＳＨＢもｘ方向に規則的に配列し、これらの画素群（本発明の第２の画素群に相当）で取得した被写体像をＢ像とすると、Ａ像とＢ像の相対位置を検出することで、被写体像のピントずれ量（デフォーカス量）が検出できる。
【００４２】
なお、上記の画素ＳＨＡ及びＳＨＢでは、撮影画面のｘ方向に輝度分布を有した被写体、例えばｙ方向の線に対しては焦点検出可能だが、ｙ方向に輝度分布を有するｘ方向の線は焦点検出不能である。そこで本実施形態では、後者についても焦点検出できるよう、撮影レンズのｙ方向にも瞳分割を行う画素も備えている。
【００４３】
図７は、撮影レンズの図中ｙ方向に瞳分割を行うための焦点検出用画素の平面図と断面図である。図７（ａ）は、撮像素子中央に位置する焦点検出用画素を含む２行×２列の画素の平面図で、図６（ａ）と同様に、Ｇ画素は撮像用画素として残し、ＲとＢに相当する位置の画素に、ある割合で焦点検出用画素を配列している。これを図７（ａ）においてＳＶＣ及びＳＶＤで示す。
【００４４】
図７（ａ）の断面Ｃ−Ｃを図７（ｂ）に示すが、図６（ｂ）の画素がｘ方向に瞳分離する構造であるのに対して、図７（ｂ）の画素は瞳分離方向がｙ方向になっているだけで、画素の構造としては変わらない。すなわち、画素ＳＶＣの開口部ＯＰＶＣは−ｙ方向に偏倚しているため、撮影レンズＴＬの＋ｙ方向の射出瞳ＥＰＶＣを通過した光束を受光する。同様に、画素ＳＶＤの開口部ＯＰＶＤは＋ｙ方向に偏倚しているため、撮影レンズＴＬの−ｙ方向の射出瞳ＥＰＶＤを通過した光束を受光する。よって、画素ＳＶＣをｙ方向に規則的に配列し、これらの画素群で取得した被写体像をＣ像とし、画素ＳＶＤもｙ方向に規則的に配列し、これらの画素群で取得した被写体像をＤ像とすると、Ｃ像とＤ像の相対位置を検出することで、ｙ方向に輝度分布を有する被写体像のピントずれ量（デフォーカス量）が検出できる。
【００４５】
図８は、本実施形態における撮像素子の瞳分割状況を概念的に説明する図である。ＴＬは撮影レンズ、１０７は撮像素子、ＯＢＪは被写体、ＩＭＧは被写体像である。
【００４６】
撮像用画素は図５の撮像素子の撮像用画素の平面図と断面図で説明したように、撮影レンズの射出瞳全域ＥＰを通過した光束を受光する。一方、焦点検出用画素は図６のｘ方向に瞳分割を行うための焦点検出用画素の平面図と断面図及び図７のｙ方向に瞳分割を行うための焦点検出用画素の平面図と断面図で説明したように、瞳分割機能を有している。具体的には、図６の画素ＳＨＡは＋Ｘ方向の側の瞳を通過した光束、すなわち図８の瞳ＥＰＨＡを通過した光束を受光する。同様に画素ＳＨＢ、ＳＶＣ及びＳＶＤはそれぞれ瞳ＥＰＨＢ、ＥＰＶＣ及びＥＰＶＤを通過した光束を受光する。そして、焦点検出用画素を、撮像素子１０７の全領域に渡って分布させることで、撮像領域全域で焦点検出を可能とさせている。
【００４７】
図９は、焦点検出時に取得した画像と焦点検出領域を説明する図である。図９において、撮像面に形成された被写体像には、中央に人物、左側に近景の樹木、右側に遠景の山並みが写っている。そして本実施形態においては、焦点検出用画素は、ｘ方向ずれ検出用の画素ペアＳＨＡ及びＳＨＢと、ｙ方向ずれ検出用の画素ペアＳＶＣ及びＳＶＤが、撮像領域全域に渡って均等な密度で配置されている。そしてｘ方向ずれ検出の際には、ｘ方向ずれ検出用の画素ペアＳＨＡ及びＳＨＢから得られる一対の画像信号を、位相差演算のためのＡＦ画素信号として使用する。また、ｙ方向ずれ検出の際には、ｙ方向ずれ検出用の画素ペアＳＶＣ及びＳＶＤから得られる一対の画像信号を、位相差演算のためのＡＦ画素信号として使用する。よって、撮像領域の任意位置において、ｘ方向ずれ検出及びｙ方向ずれ検出のための測距領域を設定可能である。
【００４８】
図９においては、画面中央に人物の顔が存在している。そこで公知の顔認識技術によって顔の存在が検出されると、顔領域を中心にｘ方向ずれ検知のための焦点検出領域ＡＦＡＲｈ（ｘ1,ｙ1）と、ｙ方向ずれ検知のための焦点検出領域ＡＦＡＲｖ（ｘ3,ｙ3）が設定される。ここで添え字のｈはｘ方向を表わし、（ｘ1,ｙ1）及び（ｘ3,ｙ3）は焦点検出領域の左上隅の座標を表わす。そして、焦点検出領域ＡＦＡＲｈ（ｘ1,ｙ1）の各セクション内に含まれるｘ方向ずれ検出用の焦点検出画素ＳＨＡを３０セクションに渡って連結した位相差検出用のＡ像信号がＡＦＳＩＧｈ（Ａ1）である。また、同様に各セクションのｘ方向ずれ検出用の焦点検出画素ＳＨＢを３０セクションに渡って連結した位相差検出用のＢ像信号がＡＦＳＩＧｈ（Ｂ1）である。そして、Ａ像信号ＡＦＳＩＧｈ（Ａ1）とＢ像信号ＡＦＳＩＧｈ（Ｂ1）の相対的なｘ方向ずれ量を公知の相関演算によって計算することで、撮影レンズの焦点ずれ量（デフォーカス量、焦点状態））を求めることができる。
【００４９】
焦点検出領域ＡＦＡＲｖ（ｘ3,ｙ3）についても同様に焦点ずれ量を求める。そして、ｘ方向ずれ及びｙ方向ずれの焦点検出領域で検出した２つの焦点ずれ量を比較し、信頼性の高い値を採用すればよい。
【００５０】
一方、画面左側の樹木の幹部は、ｙ方向成分が主体、すなわちｘ方向に輝度分布を有しているため、ｘ方向ずれ検知に適した被写体と判断され、ｘ方向ずれ検知のための焦点検出領域ＡＦＡＲｈ（ｘ2,ｙ2）が設定される。また、画面右側の山並み稜線部は、ｘ方向成分が主体、すなわちｙ方向に輝度分布を有しているため、ｙ方向ずれ検知に適した被写体と判断され、ｙ方向ずれ検知のための焦点検出領域ＡＦＡＲｖ（ｘ4,ｙ4）が設定される。
【００５１】
以上のごとく本実施形態においては、ｘ方向ずれ及びｙ方向ずれ検出のための焦点検出領域が画面の任意位置に設定可能なため、被写体の投影位置や輝度分布の方向性が様々であっても、常に焦点検出が可能である。なお、原理はｘ方向ずれとｙ方向ずれとでは方向が異なること以外は同じであるため、以下はｘ方向ずれの検出のための説明とし、ｙ方向ずれ検出の説明は省略する。
【００５２】
図１０は撮像素子中央の焦点検出用画素の入射角特性を表した模式図であり、図１０（ａ）は画素ＳＨＡ、図１０（ｂ）は画素ＳＨＢの特性を示している。図１０中ｘ軸、ｙ軸はそれぞれ画素のｘ方向、ｙ方向の入射角度を表している。図１０では、色が濃くなるほど受光強度が高いことを示している。図６では説明を分かりやすくするため、画素ＳＨＡの射出瞳をＥＰＨＡ、画素ＳＨＢの射出瞳をＥＰＨＢと、それぞれ分離して表した。しかし、図１０に示すように、実際には、開口部ＯＰＨＡ及び開口部ＯＰＨＢの開口部による回折の影響を低減させたり、ＳＮを向上させるために画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの射出瞳は一部領域の重なる部分がある。図１１は焦点検出用画素の入射角特性を１次元で表した図である。横軸は入射角を、縦軸は図１０のθｙ方向の受光感度を加算したものを表しており、原点が光軸である。図１１に示すように、撮像素子中央の焦点検出用画素では、画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの入射角特性は光軸に対して略対称となる。
【００５３】
図１２は光束のケラレを説明する図である。図１２（ａ）は撮像素子中央の画素に入射する光束を示し、図１２（ｂ）は撮像素子の中央から像高を持った位置の画素に入射する光束を示している。撮像素子には撮影レンズのレンズ保持枠や絞り１０２などいくつかの構成部材によって外縁を制限された光束が入射する。ここでは説明を分かりやすくするため、あらゆる像高において光束を制限する部材が２つあるとして説明する。
【００５４】
Ｉｗ１、Ｉｗ２は光束を制限する部材を窓として、光束はこの内側を通過する。ＭｅはマイクロレンズＭＬの構成によって設定された瞳面を表している。図１２（ａ）を用いて、撮像素子中央の画素に入射する光束のケラレを説明する。Ｌ１ｒｃ、Ｌ１ｌｃは窓Ｉｗ１の射出光束の外周を表しており、Ｌ１ｒｃは図１２中右端、Ｌ１ｌｃは図１２中左端を示している。Ｌ２ｒｃ、Ｌ２ｌｃは窓Ｉｗ２の射出光束をマイクロレンズＭＬの瞳位置まで投影したものの外周を表しており、Ｌ２ｒｃは図１２中右端、Ｌ２ｌｃは図１２中左端を示している。図１２（ａ）に示すように、撮像素子中央画素に入射する光束の瞳面Ｍｅでの瞳領域はＬ２ｌｃとＬ２ｒｃを外周とする光束、つまり、矢印Ａｒｅａ１で示される。次に、図１２（ｂ）を用いて、撮像素子の中央から像高を持った位置の画素に入射する光束のケラレを説明する。Ｌ１ｒｈ、Ｌ１ｌｈは窓Ｉｗ１の射出光束の外周を表しており、Ｌ１ｒｈは図１２中右端、Ｌ１ｌｈは図１２中左端を示している。Ｌ２ｒｈ、Ｌ２ｌｈは窓Ｉｗ２の射出光束をマイクロレンズＭＬの瞳位置まで投影したものの外周を表しており、Ｌ２ｒｈは図１２中右端、Ｌ２ｌｈは図１２中左端を示している。図１２（ｂ）に示すように、撮像素子の中央から像高を持った位置の画素に入射する光束の瞳面Ｍｅ上での瞳領域はＬ１ｌｈとＬ２ｒｈを外周とする光束、つまり、矢印Ａｒｅａ２で示される。
【００５５】
図１３は瞳面Ｍｅ上での瞳領域を示した図である。図１３（ａ）は撮像素子中央の画素の瞳領域を示し、図１３（ｂ）は撮像素子の中央から像高を持った位置の画素の瞳領域を示している。図１２で説明したように、撮像素子中央の画素は同一窓Ｉｗ２のみによって制限された光束が入射するため、図１３（ａ）に示すように瞳領域Ａｒｅａ１は窓Ｉｗ２の形状がそのまま投影される。光束を制限する窓は円形状であるため、瞳領域Ａｒｅａ１の形状も円形状となる。一方、撮像素子の中央から像高を持った位置の画素はＩｗ１とＩｗ２によって制限された光束が入射するため、瞳領域Ａｒｅａ２は図１３（ｂ）に示したような形状となる。
【００５６】
図１４は焦点検出用画素の瞳強度分布を示す図である。これは、図１０に示した撮像素子中央の焦点検出用画素の入射角特性をマイクロレンズＭＬの瞳上に投影したものに等しく、図１４の縦軸および横軸は瞳上の座標に展開したものである。この瞳強度分布は、撮像素子の中央から像高を持った位置の画素についても同じ特性をもっている。なぜならば、撮像素子の中央から像高を持った位置の画素のマイクロレンズＭＬは光軸中心がマイクロレンズＭＬの瞳の中心を通過するように偏芯して作製されているためである。
【００５７】
図１５は撮像素子中央の焦点検出用画素の瞳面Ｍｅ上でのケラレを示した図である。図１５（ａ）は画素ＳＨＡ、図１５（ｂ）は画素ＳＨＢの特性を示している。図１５は図１３（ａ）と図１４を重ね合わせたものであり、画素ＳＨＡ及び画素ＳＨＢにはＡｒｅａ１で示した形状の内側を透過した光束が図示した瞳強度分布で入射する。図１６は撮像素子中央の焦点検出用画素の瞳面Ｍｅ上での入射光束の瞳強度分布を２次元で表した図である。横軸は瞳面Ｍｅ上のｘ方向の座標を表し、縦軸は各座標の強度を表している。各座標の強度は図１５のｙ方向の瞳強度を加算したものである。画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの瞳面Ｍｅ上での入射光束の瞳強度分布はＥｓｄＡｃ、ＥｓｄＢｃで示している。図１５に示すように、画素ＳＨＡ及び画素ＳＨＢの瞳面Ｍｅ上の瞳強度分布は、撮影レンズのレンズ枠や絞りなどの光束を制限する部材によってケラレが生じている。
【００５８】
図１７は撮像素子の中央から像高を持った位置の画素の瞳面Ｍｅ上でのケラレを示した図である。図１７（ａ）は画素ＳＨＡ、図１７（ｂ）は画素ＳＨＢの特性を示している。図１７は図１３（ｂ）と図１４を重ね合わせたものであり、画素ＳＨＡ及び画素ＳＨＢにはＡｒｅａ２で示した形状の内側を透過した光束が図示した瞳強度分布で入射する。図１８は撮像素子の中央から像高を持った位置の画素の瞳面Ｍｅ上での入射光束の瞳強度分布を２次元で表した図である。横軸は瞳面Ｍｅ上のｘ方向の座標を表し、縦軸は各座標の強度を表している。各座標の強度は図１７のｙ方向の瞳強度を瞳分離方向と直交する方向に加算したものである。図１８中、画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの瞳面Ｍｅ上での入射光束の瞳強度分布はＥｓｄＡｈ、ＥｓｄＢｈで示している。
【００５９】
前述したように、画素ＳＨＡをｘ方向に規則的に配列し、これらの画素群で取得した被写体像Ａ像と、画素ＳＨＢもｘ方向に規則的に配列し、これらの画素群で取得した被写体像Ｂ像との相対位置を検出することで、被写体像のピントずれ量（デフォーカス量）を検出している。
【００６０】
いま被写体の光量分布をｆ（ｘ，ｙ）、被写体像の光量分布をｇ（ｘ，ｙ）とするとき、
【００６１】
【数１】
0005735784.tif 000002
【００６２】
の関係（たたみこみ積分；convolution）が成立する。ここでｈ（ｘ，ｙ）は被写体が画像形成システムにおいて劣化する状態を表す伝達関数で、点像分布関数（point spread function）と呼ばれる。従って、焦点検出に用いる１対の被写体像を知るには、点像分布関数を知る必要がある。ここで、位相差方式焦点検出においては、１対の被写体像の１次元方向に注目し、その位相ずれを検出するため、点像分布関数の代わりに１次元の関数である線像分布関数（line spread function）により、焦点検出に関する画像システムを評価することができる。そこで、被写体の光量分布をｆ（ｘ）、被写体像の光量分布をｇ（ｘ）と置き換えると、上記式（１）は線像分布関数Ｌ（ａ）を用いて以下のように書き換えられる。
【００６３】
【数２】
0005735784.tif 000003
【００６４】
従って、式（２）より任意のデフォーカス時の位相ずれ方向における通過する瞳領域が異なる光束により生成される１対の線像分布関数を知ることにより、１対の被写体像を知ることができる。１対の被写体像がわかれば、それぞれの被写体像の重心間隔から基線長を求め、１対の被写体像の像ズレ量と基線長からデフォーカス量を算出することができる。基線長は以下の（３）〜（５）式により求めることができる。被写体像の重心をＧＡ、ＧＢ、基線長をＧとすると、
【００６５】
【数３】
0005735784.tif 000004
【００６６】
…（３），（４），（５）
次に本実施形態の焦点検出動作について図１９のフローチャートを用いて説明する。なお、図１９のフローチャートにおける動作は本発明の焦点検出手段、光量補正手段、光束規定情報補正手段であるＣＰＵ１２１によって実行される。
【００６７】
ステップＳ１ではケラレ状態を知るためのレンズ情報が読み出され、ステップＳ２へと進む。レンズ情報の詳細は後述するが、撮影条件であるＦ値やズームステートの他、、本実施形態における枠情報や、絞りの累積駆動回数がレンズ情報に含まれる。
【００６８】
ステップＳ２では使用者が設定した測距位置や範囲などの測距点情報が読み出される。完了後ステップＳ３へと進む。
ステップＳ３では、レンズ光束を規定する枠を算出する。詳細は後述するが、レンズ光束を規定する枠は、ステップ１で読み出されたレンズ情報に含まれる枠情報から、ステップＳ２で取得した測距点情報に対応する像高の枠情報（位置、半径、枠識別情報）を読み出し、光束規定情報補正手段によって、製造誤差補正と耐久補正を実施して算出される。
【００６９】
ステップＳ４では各焦点検出用画素においてＣＰＵ１２１内のＲＯＭに保管されている瞳強度分布を読み出し、ステップＳ３で得られた光束規定枠と合わせて線像分布関数を算出する。完了後、ステップＳ５へと進む。
【００７０】
ステップＳ５では、ステップＳ４で得られた線像分布関数の重心を算出し、基線長を求める。ここでの基線長の算出方法の詳細は後述する。完了すると、ステップＳ６へと進む。ステップＳ６では、ステップＳ２で読み出された測距位置での焦点検出用画素の画像信号を読み出し、被写体Ａ像、被写体Ｂ像が形成される。完了後、ステップＳ７へと進む。
【００７１】
ステップＳ７では、ステップＳ３で算出した光束規定枠から被写体像Ａ像と被写体像Ｂ像の光束のケラレ量を予測し、Ａ像Ｂ像の光量比を調節する光量補正を行う。光量補正後、ステップＳ８へと進む。
【００７２】
ステップＳ８では、焦点検出手段はステップＳ７で得られた光量補正後の被写体像Ａ像、被写体像Ｂ像を用いて公知の相関演算方法により像ズレ量を求め、デフォーカス量を求める。デフォーカス量算出後、ステップＳ９へと進む。
【００７３】
ステップＳ９では、算出されたデフォーカス量が、合焦か否かの判定がされる。合焦だと判定されなかった場合には、ステップＳ１０へと進む。合焦だと判定された場合には、ステップＳ１１へと進む。
【００７４】
ステップＳ１０では、算出されたデフォーカス演算結果に応じて、第３レンズ群１０５を進退させる。そして、ステップＳ６へと戻る。ステップＳ１１にて、一連の焦点検出フローが終了する。
【００７５】
次に、ステップＳ１で取得されるレンズ情報について、図２０〜図２２を用いて詳細に説明する。レンズ情報には、現在の撮影条件のＦ値、ズームステート、絞りの累積駆動回数、枠情報が含まれる。ズームステートとは、ズームレンズにおいて、Ｔｅｌｅ端からＷｉｄｅ端までを例えば２分割や５０分割などに分割した際の、どの位置にいるかである。また枠情報には、光束規定情報である、枠の位置、半径の情報と、枠識別情報が含まれる。
【００７６】
図２０は、レンズ枠の位置や半径と、撮像素子１０７のある像高でのレンズ光束を模式的に示した断面図である。また、図２１は、あるＦ値、あるズームステートにおいて保有される枠情報のデータテーブルの例である。これと同様の情報が各Ｆ値、各ズームステートで保有されている。ここでは例として、像高０，１，２を挙げているが、選択される測距点に対応できるよう、実際は更に細かいピッチで、高い像高までのデータが保有されている。
【００７７】
図２０において、像高０の状態では、レンズの絞りである枠Ｂのみでレンズ光束が遮られている。それに対して、例えば像高１の状態では、レンズの後枠である枠Ｃと絞りである枠Ｂの２つの枠によって、レンズ光束が遮られているのがわかる。
【００７８】
このような状況に従って、図２１に示すとおり、各像高ごとに、レンズ光束を遮る枠を枠１、枠２として、それぞれについて、位置、半径、種類の情報を保有している。位置は、撮像素子の画素からレンズを介して見た、レンズ光束を遮る枠の光軸方向の位置である。半径は、撮像素子の画素からレンズを介して見た、レンズ光束を遮る枠の半径である。種類は、レンズ光束を遮る枠の種類を識別するための枠識別情報で、例えば図２０の例では、前枠である枠Ａか、絞りである枠Ｂか、後枠である枠Ｃかを識別するための情報である。
【００７９】
例えばレンズ後枠は、実際の物としては一つの枠であっても、撮像素子の画素から結像光学系を介して見ると、像高によって位置や半径が異なって見える。そのため、光束規定情報は、実際の物の位置や半径ではなく、撮像素子の画素から見てどう見えるかの情報を、各像高ごとに保有している。但し、実際の物として同一の枠であれば、同一であると認識する（グループ化する）ために、枠の種類を識別するための枠識別情報を保有している。
【００８０】
図２２は、枠識別情報によって識別された枠の素性を示すデータテーブルである。製造誤差は、実際の枠半径の、設計値に対する倍率を示している。耐久補正は、絞り駆動回数に対する、枠半径変化量の係数を示している。
【００８１】
光束規定情報は、線像分布関数を求める際に、レンズの射出瞳面に投影して用いる。その際、撮像素子に近い位置にある枠は、位置や半径に僅かでも誤差があると、レンズの射出瞳位置では大きな誤差となる。それに対して、撮像素子から遠い位置にある枠は、位置や半径に誤差があっても、レンズの射出瞳位置に投影した際の位置変動は少ない。そこで、本実施形態では、撮像素子から遠い位置にある枠Ｃに関しては製造誤差情報を保有していない。
【００８２】
また、光束を規定する枠のうち、枠Ａや枠Ｂのようにレンズ鏡筒によるものは、絞りの駆動回数に依らず一定であるが、絞りによるものは、絞りの累積駆動回数によって半径が変化することがある。例えば、繰返し絞り駆動を行うことで、絞りこみ位置を決める軸が磨耗し、繰返し駆動前よりも絞りこみ時の半径が変化することがある。そこで絞りである枠Ｂのみが、耐久補正の係数を保有している。
【００８３】
以上がレンズ情報の説明である。これらのレンズ情報は、ステップＳ３の光束規定枠決定に用いられ、更にその情報を用いて、ステップＳ４の線像作成や、ステップＳ７の光量補正が行われる。
【００８４】
次に、ステップＳ３の光束規定枠の決定について詳細に説明する。
【００８５】
まず、ステップＳ１で読み出されたレンズ情報に含まれる光束規定情報から、現在の撮影条件のＦ値、ズームステート、測距点情報に対応する像高の枠情報（位置、半径、枠識別情報）を読み出す。次に、光束規定情報補正手段によって、製造誤差補正と耐久補正が行われる。
【００８６】
製造誤差補正と耐久補正は、枠情報に含まれる枠識別情報に従って行われる。具体的には、補正後の枠の半径Ｒｈは、補正前の枠の半径Ｒ、製造誤差Ｆｅｒ、耐久補正係数Ｕｅｒ、絞り駆動回数Ｎｄを用いて、下記のように表される。
【００８７】
Ｒｈ＝Ｒ×Ｆｅｒ＋（１＋Ｎｄ×Ｕｅｒ）
このように、光束を規定する枠の半径について、製造誤差量を補正するので、より正確に光束を規定する枠を求めることができる。また、絞りの累積駆動回数に応じて枠の半径を変化させるので、絞りの駆動によって、枠の半径が変化しても、より正確に光束を規定する枠を求めることができる。
【００８８】
また、前述のとおり、実際の物としては一つの枠であっても、光束規定情報は、各像高ごとに異なる値を保有している。本実施形態では、枠情報が枠識別情報を保有するので、実際の物の製造誤差や耐久補正値が得られると、それを全ての光束規定情報に容易に反映することが可能となる。具体的には、光束規定情報として、像高によって異なる半径や位置を保有して一見異なる枠に見える情報も、枠識別情報を参照することで、同一の枠によって形成される枠は、全て同じ製造誤差情報を適用することが可能となる。また、或は、様々な枠によって規定されている光束規定情報の中から、絞りによって規定されている枠情報のみに、耐久補正をかけることが可能となる。
【００８９】
また、撮像素子に近い位置にある枠の光束規定情報は、撮像素子から遠い位置にある枠の光束規定情報よりも精度が高いので、より少ないデータ量で、より精度良く補正を行うことができる。
【００９０】
次に、ステップＳ５の基線長算出方法について詳細に説明する。
【００９１】
まず、被写体像Ａ像に対応した線像（以下、線像Ａ）と被写体像Ｂ像に対応した線像（以下、線像Ｂ）の重心を合わせるように移動させる。移動させた線像Ａ、線像Ｂをそれぞれ線像Ａ０、線像Ｂ０とすると、線像Ａに線像Ｂ０を畳み込み積分した修正線像Ａと、線像Ｂに線像Ａ０を畳み込み積分した修正線像Ｂの重心間隔により、修正基線長を算出する。これを式で表すと以下のようになる。
【００９２】
修正線像Ａを求める式は、修正線像ＡをＭＡ（ｘ）、線像ＡをＬＡ（ｘ）、線像Ｂ０をＬＢ’（ｘ）とすると、
【００９３】
【数４】
0005735784.tif 000005
【００９４】
…（６）
よって、修正線像Ａの重心をＧＡ’とすると、
【００９５】
【数５】
0005735784.tif 000006
【００９６】
…（７）
となる。
【００９７】
同様に、修正線像Ｂを求める式は、修正線像ＢをＭＢ（ｘ）、線像ＢをＬＢ（ｘ）、線像Ａ０をＬＡ’（ｘ）とすると、
【００９８】
【数６】
0005735784.tif 000007
【００９９】
…（８）
よって、修正線像Ｂの重心をＧＢ’とすると、
【０１００】
【数７】
0005735784.tif 000008
【０１０１】
…（９）
となる。
【０１０２】
よって、求める基線長をＧ’とすると、
【０１０３】
【数８】
0005735784.tif 000009
【０１０４】
…（１０）
以上の計算により、基線長が算出される。
【０１０５】
以上のような構成により、レンズ枠や絞りなどの、光束を制限する部材によって生じるケラレをより精度良く修復することが可能になり、より精度良く焦点検出を行うことが可能となる。
【０１０６】
詳細に説明すると、ステップＳ３において、光束を規定する枠の半径について、設計値に対して、製造誤差量を補正するので、より正確に光束を規定する枠を求めることができる。また、ステップＳ３において、絞りの累積駆動回数に応じて枠の半径を変化させるので、絞りの駆動によって、枠の半径が変化しても、より正確に光束を規定する枠を求めることができる。
【０１０７】
また、枠情報が枠識別情報を保有するので、実際の物の製造誤差や耐久補正情報を容易に光束規定情報に反映することができる。また、撮像素子に近い位置にある枠の光束規定情報は、撮像素子から遠い位置にある枠の光束規定情報よりも精度が高いので、より少ないデータ量で、より精度良く光束を規定する枠を求めることができる。
【０１０８】
なお、本実施形態では、相関演算に公知の像ズレ方式を用いたが、他の方法を用いたとしても同様の結果が得られる。
【０１０９】
また、本実施形態では光電変換手段としてＣ−ＭＯＳセンサとその周辺回路で構成された撮像素子を利用した焦点演算方法を例に説明したが、光電変換手段としてラインセンサを用いた従来の一眼レフカメラの瞳分割方式の焦点検出装置においても有効である。
【０１１０】
また、本実施形態では説明を分かりやすくするため、ある像高の撮像画素からは、最大２つの枠が同時に見えるモデルとして説明したが、実際は３つ以上の枠が同時に見えるモデルとして、枠３、枠４などの位置、半径、枠識別情報を保有しても良い。
【０１１１】
また、本実施形態では説明を分かりやすくするため、レンズ光束を遮る枠は円であるとして、光束規定情報を位置と半径の２つのパラメータで表した。しかし、例えば、光束規定情報として、楕円や多角形を想定して、更に他のパラメータを持っても良い。
【０１１２】
また、本実施形態では、撮像素子から遠い位置にある後枠Ｃに関しては、製造誤差情報を保有しないことで、データ量を削減したが、例えば、製造誤差情報を保有はしても、前枠Ａに対しては精度を落として保有するなどの構成としても良い。
【０１１３】
また、本実施形態では、光束規定情報の補正の例として、製造誤差補正、耐久補正ともに、枠の半径を補正することを例に説明したが、枠位置を補正しても良い。
【０１１４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図１】
0005735784.tif 000010
【図２】
0005735784.tif 000011
【図３】
0005735784.tif 000012
【図４】
0005735784.tif 000013
【図５】
0005735784.tif 000014
【図６】
0005735784.tif 000015
【図７】
0005735784.tif 000016
【図８】
0005735784.tif 000017
【図９】
0005735784.tif 000018
【図１１】
0005735784.tif 000019
【図１２】
0005735784.tif 000020
【図１３】
0005735784.tif 000021
【図１６】
0005735784.tif 000022
【図１８】
0005735784.tif 000023
【図１９】
0005735784.tif 000024
【図２０】
0005735784.tif 000025
【図２１】
0005735784.tif 000026
【図２２】
0005735784.tif 000027
【図２３】
0005735784.tif 000028
【図１０】
0005735784.tif 000029
【図１４】
0005735784.tif 000030
【図１５】
0005735784.tif 000031
【図１７】
0005735784.tif 000032