(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズにより結像される被写体像を光電変換する撮像素子であって、上記レンズの射出瞳を分割した一部の領域を通過する光束を受光するＡＦ画素と、撮影用の撮像画素と、を含み、画素がマトリクス状に配列された撮像素子と、
上記ＡＦ画素と撮像画素との画素位置に応じた受光量の差を補正するためのそれぞれの補正情報を格納する補正用メモリと、
上記補正情報を読み出して上記ＡＦ画素の画素値と上記撮像画素の画素値とを補正する補正部と、
上記補正部によって補正された画素値を用いて焦点検出を行う焦点検出部と、
を具備し、
上記補正情報は、上記ＡＦ画素に関する画素位置に応じた当該ＡＦ画素の受光量の比と、上記撮像画素に関する画素位置に応じた当該撮像画素の受光量の比とに基づく情報であり、
上記補正部は、上記補正情報により上記ＡＦ画素の画素値と当該ＡＦ画素に隣接する上記撮像画素の画素値とをそれぞれ補正し、
上記焦点検出部は、上記撮像画素の画素値と上記ＡＦ画素の画素値とに基づいて、上記ＡＦ画素が受光する光束が通過する分割された射出瞳の領域と対をなす領域を通過する光束を受光する仮想のＡＦ画素の画素値に相当する信号を算出し、上記ＡＦ画素の画素値と上記仮想のＡＦ画素の画素値に相当する信号とに基づいて焦点検出を行う際に、上記補正後の上記ＡＦ画素の画素値と補正後の上記撮像画素の画素値とに基づいて上記仮想のＡＦ画素の画素値に相当する信号を算出する
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
上記ＡＦ画素に関する補正情報は、上記画素位置に応じた射出瞳の形状、上記画素位置に応じたＡＦ画素の受光可能領域の形状及び上記受光可能領域の入射光強度分布に基づいて生じる上記受光量の差を補正するための情報である
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
上記補正情報は、上記レンズのＦナンバーに応じて複数の上記ＡＦ画素に関する画素位置に応じた当該ＡＦ画素の受光量の比と上記撮像画素に関する画素位置に応じた当該撮像画素の受光量の比とに基づく情報を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
上記補正部は、上記補正情報により上記ＡＦ画素に隣接する上記撮像画素の画素値を補正する際に、当該ＡＦ画素と同一色の色フィルタを有する複数の上記撮像画素の画素値の平均値に基づいて当該ＡＦ画素に隣接する上記撮像画素の画素値を算出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】
上記レンズに関する射出瞳情報を上記補正部に送信するレンズ部
を具備したことを特徴とする請求項１乃至４に記載の撮像装置。
【請求項６】
上記補正用メモリは、上記画素位置に応じた上記ＡＦ画素の受光可能領域の形状及び上記受光可能領域の入射光強度分布に基づく補正情報を保持し、
上記補正部は、上記レンズ部から取得した上記レンズに関する射出瞳情報と、上記補正用メモリに記憶されている上記補正情報とに基づいて、上記ＡＦ画素の画素値を補正する
ことを特徴とする請求項５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、オートフォーカス機能を有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラなどの撮影機能付き携帯機器（撮像装置）は、オートフォーカス機能を有するものが多い。この種の撮像装置には、画像構成のための撮像用画素（通常画素）以外に、焦点検出用の画素（以下、ＡＦ画素という）を内蔵した撮像素子を採用して、瞳分割位相差法によりオートフォーカスを行うものがある。この手法では、瞳を左右方向に分割し、左、右それぞれの瞳を透過した光束を別々に受光する撮像部を有するＡＦ画素を撮像素子に構成する必要がある。これらの各種ＡＦ画素による画像信号に対する演算（以下、ＡＦ演算、相関演算という）によって、ピント合わせのためのＡＦ信号を生成してピント合わせを行うことにより、高速なオートフォーカスが可能である。
【０００３】
しかし、オートフォーカス性能を高くするためには、撮像素子内に比較的多くのＡＦ画素を配置する必要があり、ＡＦ画素部分の画像信号の欠落によって、撮像画像の画質が劣化するという欠点がある。
【０００４】
そこで、特許文献１においては、通常画素を利用して、ＡＦ画素の画素値を推定する手法を採用することで、ＡＦ画素の画素数を低減する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００７−１５５９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１で提案されているＡＦ画素の画素値を推定する手法は、同一被写体部位からの光の光電変換により、（通常画素の画素値）：（ＡＦ画素の画素値）＝  ２：１となる場合のみ成り立つ手法である。  
上記、関係式を満たさない場合は、相関演算に基づくフォーカス精度が低下する。
【０００７】
さらに、撮像素子の各画素上には、被写体からの光を効率よく受光部に導くためのオンチップレンズが採用されている。このオンチップレンズは、撮像素子の周辺光量の低下を抑制するために、撮像素子の位置に応じて面頂が偏心している。この偏心によって、同一種類のＡＦ画素であっても、画素位置に応じて受光領域が変化し、各ＡＦ画素を用いたＡＦ演算に基づくフォーカス精度が低下する。
【０００８】
また、撮像素子においては、受光部の周辺部では、撮影レンズの瞳にケラレが生じる場合がある。このケラレは、画素位置に応じて変化することから、各ＡＦ画素を用いたＡＦ演算に基づくフォーカス精度は一層低下する。
【０００９】
なお、特許文献１の提案では、ＡＦ信号の生成に通常画素を用いる。ところが、通常画素は、撮影レンズの瞳のケラレによる受光量が画素位置に応じて大きく変化することから、特許文献１の提案では、このケラレの影響によるフォーカス精度の低下が著しいという欠点がある。
【００１０】
本発明は、上記問題点を鑑みて、通常画素とＡＦ画素の画素値の比率に応じて相関演算に使用する信号を補正することにより、フォーカス精度を向上させることができる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る一態様の撮像装置は、レンズにより結像される被写体像を光電変換する撮像素子であって、上記レンズの射出瞳を分割した一部の領域を通過する光束を受光するＡＦ画素と、撮影用の撮像画素と、を含み、画素がマトリクス状に配列された撮像素子と、上記ＡＦ画素と撮像画素との画素位置に応じた受光量の差を補正するためのそれぞれの補正情報を格納する補正用メモリと、上記補正情報を読み出して上記ＡＦ画素の画素値と上記撮像画素の画素値とを補正する補正部と、上記補正部によって補正された画素値を用いて焦点検出を行う焦点検出部と、を具備し、上記補正情報は、上記ＡＦ画素に関する画素位置に応じた当該ＡＦ画素の受光量の比と、上記撮像画素に関する画素位置に応じた当該撮像画素の受光量の比とに基づく情報であり、上記補正部は、上記補正情報により上記ＡＦ画素の画素値と当該ＡＦ画素に隣接する上記撮像画素の画素値とをそれぞれ補正し、上記焦点検出部は、上記撮像画素の画素値と上記ＡＦ画素の画素値とに基づいて、上記ＡＦ画素が受光する光束が通過する分割された射出瞳の領域と対をなす領域を通過する光束を受光する仮想のＡＦ画素の画素値に相当する信号を算出し、上記ＡＦ画素の画素値と上記仮想のＡＦ画素の画素値に相当する信号とに基づいて焦点検出を行う際に、上記補正後の上記ＡＦ画素の画素値と補正後の上記撮像画素の画素値とに基づいて上記仮想のＡＦ画素の画素値に相当する信号を算出する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、通常画素とＡＦ画素の画素値の比率に応じて相関演算に使用する信号を補正することにより、フォーカス精度を向上させることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置を含むカメラを示すブロック図。
【図２】瞳分割位相差法を説明するための説明図。
【図３】ＡＦ画素の構造を示す断面図。
【図４】撮像部２２における画素配列の一例を示す説明図。
【図５】ＡＦ画素の画素位置とその位置における受光領域との関係を説明するための説明図。
【図６】ＡＦ画素の画素位置とその位置における受光領域との関係を説明するための説明図。
【図７】ＡＦ画素の画素位置とその位置における受光領域との関係を説明するための説明図。
【図８】ＡＦ画素の画素位置とその位置における受光領域との関係を説明するための説明図。
【図９】受光量補正用メモリ２７に記憶されているテーブルを説明するための説明図。
【図１０】図１中のボディ制御部２４の具体的な構成を示すブロック図。
【図１１】第１の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図１２】第２の実施の形態において採用されるボディ制御部の具体的な構成の一例を示すブロック図。
【図１３】受光量補正用メモリ１７に格納される情報を説明するための説明図。
【図１４】受光量補正用メモリ２７に格納される情報を説明するための説明図。
【図１５】第２の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置を含むカメラを示すブロック図である。
【００１６】
図１において、デジタルカメラ１１は、交換レンズ１２と、カメラボディ１３と、から構成され、交換レンズ１２はマウント部１４によりカメラボディ１３に装着される。
【００１７】
交換レンズ１２は、レンズ制御部３０、レンズ駆動部１６、絞り駆動部１５、ズーミング用レンズ１８、固定レンズ１９、フォーカシング用レンズ２０、及び、絞り２１を備えている。レンズ制御部３０は、マイクロコンピューターとメモリなどの周辺部品から成り、フォーカシング用レンズ２０と絞り２１の駆動制御、絞り２１、ズーミング用レンズ１８およびフォーカシング用レンズ２０の状態検出、並びに、ボディ制御部２４に対するレンズ情報の送信とカメラ情報の受信などを行う。
【００１８】
絞り駆動部１５は、レンズ制御部３０を介して、ボディ制御部２４からの信号に基づいて、絞り２１の開口径を制御する。また、レンズ駆動部１６は、レンズ制御部３０を介して、ボディ制御部２４からの信号に基づいて、ズーミング用レンズ１８、フォーカシング用レンズ２０を駆動する。
【００１９】
本実施の形態においては、交換レンズ１２には、受光量補正用メモリ１７が設けられている。受光量補正用メモリ１７には、ＡＦ画素等の受光量を画素位置に応じて補正するためのレンズ側の情報、例えば、Ｆナンバー、ズーム状態、フォーカスレンズの位置等のレンズ側補正情報を記憶する。レンズ制御部３０は、受光量補正用メモリ１７に記憶されているレンズ側補正情報を読み出してボディ制御部２４に送信することができるようになっている。
【００２０】
カメラボディ１３は撮像部２２、ボディ制御部２４、液晶表示部駆動回路２５、液晶表示部２６、メモリカード２９などを備えている。撮像部２２は、例えば後述する図４等の画素配列を有する受光部を有している。即ち、受光部には、画素が２次元状に配列されており、交換レンズ１２の予定結像面に配置されて交換レンズ１２により結像される被写体像を撮像する。撮像部２２の受光部の所定の焦点検出位置にはＡＦ画素が配列される。
【００２１】
ボディ制御部２４はマイクロコンピューターとメモリなどの周辺部品から構成され、撮像部駆動回路２８を介して、撮像部２２からの画像信号の読み出し、画像信号の補正、交換レンズ１２の焦点調節状態の検出、レンズ制御部３０からのレンズ情報の受信とカメラ情報（デフォーカス量）の送信、デジタルカメラ全体の動作制御などを行う。ボディ制御部２４とレンズ制御部３０は、マウント部１４の電気接点部２３を介して通信を行い、各種情報の授受を行う。
【００２２】
液晶表示部駆動回路２５は、液晶表示部２６を駆動する。撮影者は液晶表示部２６によって撮影された画像を観察することができる。メモリカード２９はカメラボディ１３に脱着可能であり、画像信号を格納記憶する可搬記憶媒体である。
【００２３】
交換レンズ１２を通過して撮像部２２上に形成された被写体像は、撮像部２２により光電変換され、その出力はボディ制御部２４へ送られる。ボディ制御部２４は、撮像部２２の出力に基づいて生成した画像データをメモリカード２９に格納するとともに、画像信号を液晶表示部駆動回路２５へ送り、液晶表示部２６に画像を表示させる。
【００２４】
カメラボディ１３には不図示の操作部材（シャッターボタン、焦点検出位置の設定部材など）が設けられており、これらの操作部材からの操作状態信号をボディ制御部２４が検出し、検出結果に応じた動作（撮像動作、焦点検出位置の設定動作、画像処理動作）の制御を行う。
【００２５】
レンズ制御部３０は、レンズ情報をフォーカシング状態、ズーミング状態、絞り設定状態、絞り開放Ｆ値などに応じて変更する。具体的には、レンズ制御部３０は、レンズ１８及びフォーカシング用レンズ２０の位置と絞り２１の絞り位置をモニターし、モニター情報に応じてレンズ情報を演算したり、あるいは予め用意されたルックアップテーブルからモニター情報に応じたレンズ情報を選択する。レンズ制御部３０は、受信したレンズ駆動量に基づいてフォーカシング用レンズ２０をレンズ駆動部１６のモーター等の駆動源により合焦点へと駆動する。
【００２６】
本実施の形態においては、カメラボディ１３には、受光量補正用メモリ２７が設けられている。受光量補正用メモリ２７には、ＡＦ画素等の受光量を画素位置に応じて補正するための本体側補正情報が記憶されている。例えば、受光量補正用メモリ２７には、本体側補正情報として、画素位置に応じた受光量補正係数αのテーブルがＦナンバー毎に記憶されている。ボディ制御部２４は、交換レンズ１２のメモリ１７から読み出したレンズ側補正情報と、受光量補正用メモリ２７から読み出した本体側補正情報とを基に、フォーカス制御に用いる画素の画素値を補正するための受光量補正係数αを画素位置に応じて取得する。ボディ制御部２４は、撮像部２２からＡＦ画素等の画素値を読み出すと共に、読み出した画素値を受光量補正係数αを用いて画素位置に応じて補正した後、補正後の画素値を用いて瞳分割位相差法に基づいて所定の焦点検出エリアにおけるデフォーカス量を算出してＡＦ信号として出力する。このＡＦ信号がレンズ制御部３０に供給され、レンズ制御部３０は、ＡＦ信号に基づきレンズ駆動量を算出し、このレンズ駆動量によってレンズ駆動部１６を制御して、ピント合わせを行うようになっている。
【００２７】
次に、図２乃至図９を参照してＡＦ画素値を補正するためにメモリ１７，２７に格納する情報について説明する。図２は瞳分割位相差法を説明するための説明図である。
【００２８】
被写体の１点３１から各光路を介して撮像装置に入射する光学像は撮影レンズ３２によって撮像素子３３の入射面に結像する。なお、図２のｘ方向は水平方向であり、ｚ方向は撮影レンズ３２の光軸方向であり、ｙ方向（紙面垂直方向）は垂直方向である。図２においては、撮像素子３３の各枠によって画素を示している。ＡＦ検出用の画素（ＡＦ画素）として２つの撮像部（例えば、Ｒ撮像部とＬ撮像部）を構成し、各光路を例えば右方向と左方向とに分割して、即ち、射出瞳を左右方向に分割して、右側の瞳を透過した光束（右光）と、左側の瞳を透過した光束（左光）とを、Ｒ撮像部とＬ撮像部とにそれぞれ入射する。例えば、撮影レンズ３２の光軸に対してＲ，Ｌ撮像部を偏心させることで、右光と左光とを各Ｒ，Ｌ撮像部にそれぞれ入射させることができる。
【００２９】
ピントが合っている場合には、同一画素のＲ，Ｌ撮像部には被写体の同一点からの光が入射する。従って、水平方向に配置したＡＦ検出用の複数のＲ撮像部によって得られる画像信号と複数のＬ撮像部によって得られる画像信号とは同一となる。ピントがずれると、図２（ａ）に示すように、被写体の同一点からの光は、ピントのずれ量に応じてずれた位置のＲ撮像部とＬ撮像部とに入射する。従って、水平方向に配置したＡＦ検出用の複数のＲ撮像部によって得られる画像信号と複数のＬ撮像部によって得られる画像信号とは位相がずれ、位相のずれ量はピントのずれ量に対応する。Ｒ，Ｌ撮像部によって得られる画像信号同士の位相差に基づいて、ピント調整用のレンズを駆動することで、オートフォーカスを実現することができる。
【００３０】
なお、図２（ａ）は読み出し回路をＡＦ画素と通常画素とで共通化するために、画素にＲ，Ｌ撮像部の両方を構成することなく、Ｒ撮像部のみを有する画素（以下、Ｒ画素という）とＬ撮像部のみを有する画素（以下、Ｌ画素という）によってＡＦ画素を構成した例を示している。
【００３１】
更に、図２（ｂ）は、Ｒ画素を省略し、ＡＦ画素としてＬ画素のみを用いると共に、複数の通常画素（以下、Ｎ画素ともいう）の画素値とＬ画素の画素値との差分によってＲ画素（以下、仮想Ｒ画素という）を推定し、複数の仮想Ｒ画素によって得られる画像信号の位相とＬ撮像部によって得られる画像信号の位相とを比較することで、ピントのずれ量を求める例を示している。
【００３２】
更に、図２（ｃ）は、Ｒ画素を省略し、ＡＦ画素としてＬ画素のみを用いて、Ｎ画素によって得られる画像信号の位相とＬ撮像部によって得られる画像信号の位相とを比較することで、ピントのずれ量を求める例を示している。
【００３３】
なお、焦点検出に用いるＮ画素としては、ＡＦ画素に最も近接した緑画素の少なくとも１つを利用する方法が考えられる。また、撮像画像の出力時には、ＡＦ画素位置の画素値として、ＡＦ画素の近接緑画素の画素値の平均値を用いてもよい。更に、ＡＦ画素位置の画素値としては、周辺画素のパターン判別を含む画素補間処理によって算出してもよい。
【００３４】
ところで、撮像画像に横線が多い場合には、ピントがずれていてもＬ，Ｒ撮像部によって夫々得られる画像が一致することが考えられる。この場合には、射出瞳を例えば上下に分割して、上側の瞳を透過した光束と、下側の瞳を透過した光束とを、夫々受光するＵ撮像部とＤ撮像部とを構成すればよい。そして、複数のＵ撮像部によって得られる画像信号の位相と、複数のＤ撮像部によって得られる画像信号の位相とを比較することで、ピントのずれ量を検出して、ピント合わせが可能である。
【００３５】
図３はこのようなＡＦ画素の構造を示す断面図である。図３は撮像素子の画素の開口部を光電変換領域の中心に対して偏心させることによって射出瞳を分割する例を示している。図３は撮像素子の１画素の構造を示している。
【００３６】
画素４１は、最上部から、順に、マイクロレンズ４２、マイクロレンズ４２を形成するための平面を構成するための平滑層４３、色画素の混色防止のための遮光膜４４、色フィルタ層をのせる表面を平らにするための平滑層４５、及び、光電変換領域４９が配置されている。さらに、画素４１においては、遮光膜４４が、光電変換領域４９の中心４７から外側に偏心した開口部４８、カラーフィルタ５０を有している。
【００３７】
このように、図３に示す例では、画素４１の開口部４８を光電変換領域４９の中心に対して偏心させている。光線Ｌ４１は、光電変換領域４９中の例えばＬ撮像部のみに入射することから、射出瞳が分割される。
【００３８】
なお、図３では、画素の開口部を偏心させることで射出瞳を分割させる例を示したが、射出瞳を分割する手法としては種々の方法を採用することができる。例えば、オンチップレンズを偏心させることによって射出瞳を分割してもよく、ＤＭＬ（デジタルマイクロレンズ）を用いて射出瞳を分割する方法を採用してもよい。
【００３９】
図４は撮像部２２における画素配列の一例を示す説明図である。
【００４０】
本実施の形態においては、画素配列としてベイヤー配列を採用する例について説明する。図４においてＢは青色のフィルタが配置された青色の画素を示し、Ｒは赤色のフィルタが配置された赤色の画素を示し、Ｇは緑色のフィルタが配置された緑色の画素を示し、斜線部は、ＡＦ画素を示している。なお、図４は受光部の一部の領域のみを示している。
【００４１】
図４に示すように、ベイヤー配列では、水平及び垂直２×２画素を単位として同一の配列が繰り返される。即ち、２×２画素のうち斜めに青と赤の画素が配置され、残りの斜めの２画素には緑の画素が配置される。斜線部にて示す画素Ｌ１〜Ｌ８はＬ画素である。このように、ＡＦ画素は、受光部内の適宜の位置に配置される。
【００４２】
図５乃至図８はＡＦ画素の画素位置とその位置における受光領域との関係を説明するための説明図である。
【００４３】
図５乃至図８は対象画素の受光部上での位置（アドレス）を（ｘ，ｙ）で示し、撮影レンズの光軸を通る画素（以下、軸上の画素という）のアドレスを（０，０）とする。図５乃至図８において、楕円領域はＡＦ画素（Ｌ画素）の瞳面上での受光可能領域を示し、破線円は対象画素が軸上の画素の場合の撮影レンズの瞳、即ち軸上のＮ画素の瞳面での受光可能領域５１を示している。また、×印は、撮影レンズの光軸の位置５４を示している。
【００４４】
なお、図５乃至図８において、ＡＦ画素の受光可能領域を示す楕円領域内の模様は、受光面への入射光の強度分布を模式的に示したものであり、楕円領域の中央ほど入射強度が高く、楕円の短軸方向周辺ほど入射強度が低く、同一線上では入射強度が等しいことを示している。このような入射光の強度分布は、光の回折等によって生じ、絞り、焦点距離、画素構造等の光学的な構造によって決まる分布となる。
【００４５】
図５は対象画素が軸上の画素である場合の例を示している。この場合の、受光可能領域５１（撮影レンズの瞳）は、×印にて示す撮影レンズの光軸の位置５４を中心とした円形状であるのに対し、ＡＦ画素の受光可能領域５３は、楕円形である。
【００４６】
上述したように、ＡＦ画素は部分的に入射強度が低下するが、Ｎ画素は入射強度は変化せず、撮影レンズの瞳を通る光束全てを受光できる。なお、軸上のＡＦ画素においては、撮影レンズの光軸の位置５４とＡＦ画素のオンチップレンズ面頂を瞳に投影した位置とは、一致している。
【００４７】
図６乃至図８は対象画素が撮影レンズの光軸を通る位置からずれた画素（以下、軸外の画素という）の例を示している。図６は対象画素がｙ方向にずれたアドレス（０，ｌ）である軸外の画素の例を示している。この場合には、ビネッティングの影響等により、受光部上の位置に応じた射出瞳、即ち、軸外のＮ画素の瞳面上での受光可能領域５２ｙは、軸上のＮ画素の瞳面での受光可能領域５１に比べて、ｙ方向にケラレが生じている。
【００４８】
また、上述したように、光軸の位置５４以外の位置の画素のオンチップレンズの面頂は、シェーディング対策のために、画素の中心軸から偏心している。その結果、撮影レンズの光軸の位置５４とＡＦ画素のオンチップレンズ面頂を瞳に投影した位置５４ｙとは、一致せず、y方向にズレが発生する。この結果、アドレス（０，ｌ）のＡＦ画素の受光可能領域５３ｙは、ＡＦ画素が光軸上の位置５４に存在する場合の受光可能領域５３よりもｙ方向にずれる。
【００４９】
図７は対象画素が撮影レンズの光軸を通る位置からｘ方向にずれたアドレス（ｋ，０）である場合の例を示している。この場合には、対象画素がＮ画素である場合の瞳面上での受光可能領域５２ｘは、軸上のＮ画素の瞳面での受光可能領域５１に比べて、ｘ方向にケラレが生じている。
【００５０】
また、撮影レンズの光軸の位置５４とＡＦ画素のオンチップレンズ面頂を瞳に投影した位置５４ｘとは、一致せず、ｘ方向にズレが発生する。この結果、アドレス（ｋ，０）のＡＦ画素の受光可能領域５３ｘは、ＡＦ画素が光軸上の位置５４に存在する場合の受光可能領域５３よりもｘ方向にずれる。
【００５１】
図８は対象画素が撮影レンズの光軸を通る位置からｘ，ｙ方向にずれたアドレス（ｋ，ｌ）である場合の例を示している。この場合には、対象画素がＮ画素である場合の瞳面上での受光可能領域５２ｘｙは、軸上のＮ画素の瞳面での受光可能領域５１に比べて、ｘ，ｙ方向にケラレが生じている。
【００５２】
また、撮影レンズの光軸の位置５４とＡＦ画素のオンチップレンズ面頂を瞳に投影した位置５４ｘｙとは、一致せず、ｘ，ｙ方向にズレが発生する。この結果、アドレス（ｋ，ｌ）のＡＦ画素の受光可能領域５３ｘｙは、ＡＦ画素が光軸上の位置５４に存在する場合の受光可能領域５３よりもｘ，ｙ方向にずれる。
【００５３】
なお、上記図５乃至図８の楕円は、ＡＦ画素がＬ画素の場合の例を示している。ＡＦ画素としてＬ画素ではなく、右側瞳検出用画素（Ｒ画素），上側瞳検出用画素（Ｕ画素），下側瞳検出用画素（Ｄ画素）の場合にも、画素位置に応じて受光可能領域がシフトすることは明らかである。
【００５４】
Ｎ画素については、Ｎ画素の瞳面上での受光可能領域５１，５２ｙ，５２ｘ，５２ｘｙを透過した光束が、所定の入射強度で入射される。従って、Ｎ画素については、各画素位置において受光可能領域の面積に応じた受光量が得られる。
【００５５】
一方、ＡＦ画素については、Ｎ画素の瞳面上での受光可能領域とＡＦ画素の瞳面上での受光可能領域とを透過した光束を受光する。この光束は、上述したように、受光可能領域内の位置によって入射強度が異なる。従って、ＡＦ画素については、Ｎ画素の瞳面上での受光可能領域とＡＦ画素の瞳面上での受光可能領域とが重なった領域において、入射光の強度分布に応じた光量を積分することで受光量が得られる。
【００５６】
本実施の形態においては、図５乃至図８で説明したＡＦ画素とＮ画素の画素位置に応じた受光量の変化に基づく画素位置毎の補正係数を用いて、各種画素の画素値を補正する。
【００５７】
即ち、本実施の形態においては、画素位置（ｘ，ｙ）におけるＬ画素の受光量、Ｎ画素の受光量を夫々ＩＬ（ｘ，ｙ）、ＩＮ（ｘ，ｙ）とし、各受光量の比に基づいて受光量補正係数αを決定し、ＡＦ画素やＮ画素の画素値に受光量補正係数αを乗算することで、瞳分割位相差法において用いる画素値を補正するようになっている。
【００５８】
なお、撮影レンズの射出瞳は、撮影レンズのＦナンバーによっても変化する。また、Ｆナンバーは、ズーム状態やフォーカスレンズの位置によっても変化する。そこで、Ｆナンバー、ズーム状態、フォーカスレンズの位置に応じて、受光量補正係数αを変化させるようにしてもよい。なお、Ｆナンバーは受光素子上の位置に応じた射出瞳の面積に対応し、受光量に対する影響が最も大きい。そこで、例えばＦナンバー毎に、受光量補正係数αを変化させるようにしてもよい。
【００５９】
図９は受光量補正用メモリ２７に記憶されているテーブルを説明するための説明図である。
【００６０】
本実施の形態においては、ボディ制御部２４は、計測によって求めた受光量補正係数αを受光量補正用メモリ２７に与えて格納するようになっている。即ち、標準被写体を撮像して、ＡＦ画素及びＮ画素の各画素位置の受光量を求めるのである。この計測結果に従って、ボディ制御部２４は、画素位置毎の受光量補正係数αを求めてテーブルを作成する。
【００６１】
受光量補正用メモリ２７には、画素位置（ｘｙ座標）に応じた受光量補正係数αのテーブルがＦナンバー毎に記憶されている。各テーブルには、補正する画素の画素位置のアドレス（ｘ，ｙ）に対応した各受光量補正係数α（ｘ，ｙ）が記憶されている。図９の例では、ｘ方向のｎ個の画素位置及びｙ方向のｍ個の画素位置のＡＦ画素等に対応した受光量補正係数αが格納されていることを示している。
【００６２】
受光量補正係数αのテーブルの値は、Ｆナンバー毎に異なり、図９では、１つのＦナンバーについての受光量補正係数αのみを示している。また、受光量補正係数αは、受光部の全画素領域の全域に渡って、略均等の画素位置に対応して設定されていてもよく、受光部の全画素領域に設定されたＡＦエリア毎に、適宜の間隔の画素位置に対応して設けられていてもよい。また、受光部上の中央と周辺とで、異なる画素間隔の画素位置に対応して設定されていてもよい。
【００６３】
即ち、受光量補正係数αは、焦点検出に必要な全ての画素位置に対応して設定してもよく、ＡＦエリア毎に１つの受光量補正係数αを設定してもよい。或いは、周辺のエリアでは、焦点検出に必要な画素毎に受光量補正係数αを設定し、中央のエリアではエリアに１つだけ受光量補正係数αを設定してもよい。
【００６４】
受光量補正係数αとしては、ＡＦ画素とＮ画素との受光量の比を用いることができる。例えば、ＡＦ画素としてＬ画素を用いた場合には、アドレス（ｘ，ｙ）におけるＬ画素の画素値をＬ（ｘ，ｙ）とし、アドレス（ｘ＋１，ｙ＋１）におけるＮ画素の画素値をＮ（ｘ＋１，ｙ＋１）とし、アドレス（ｘ，ｙ）における仮想Ｒ画素の画素値をＲ（ｘ，ｙ）として、α（ｘ，ｙ）＝ＩＬ（ｘ，ｙ）／ＩＮ（ｘ，ｙ）。さらに、Ｒ（ｘ，ｙ）Ｒ（ｘ，ｙ）＝α（ｘ，ｙ）・Ｎ（ｘ＋１，ｙ＋１）としてもよい。
【００６５】
図１０は図１中のボディ制御部２４の具体的な構成を示すブロック図である。
【００６６】
撮像部駆動回路２８からの撮像信号は信号処理部６１を介して撮像信号取得部６２に入力される。像信号取得部６２は、撮像信号のうち通常画素に基づく信号を表示画像構成部６３に出力する。表示画像構成部６３は、入力された信号に基づいて表示用の画像を生成して液晶表示部駆動回路２５に出力する。液晶表示部駆動回路２５によって液晶表示部２６の表示画面上に撮像画像が表示される。また、記録画像構成部６４は、像信号取得部６２から通常画素に基づく信号が与えられ、ＡＦ画素を補間して、記録画像を生成する。この記録画像は、メモリーカード２９に供給されて格納される。
【００６７】
一方、像信号取得部６２は、焦点検出に用いるＡＦ画素及びＮ画素の信号をα算出部６５に出力する。α算出部６５は、撮像部２２において所定の標準被写体を撮像している場合に、焦点検出に用いる各ＡＦ画素及びＮ画素の信号の受光量と各画素位置との情報に基づいて、各画素位置毎に受光量補正係数αを算出してテーブル生成部６６に出力する。テーブル生成部６６には、後述する制御部６８を介してＦナンバーの情報も入力されており、テーブル生成部６６は、図９に示す受光量補正係数αのテーブルを生成する。このテーブルは受光量補正用メモリ２７に供給されて格納される。
【００６８】
実使用時には、制御部６８は交換レンズ１２のレンズ制御部３０からＦナンバーの情報を読み出して演算部／相関演算部６７に与える。また、演算部／相関演算部６７には、像信号取得部６２から焦点検出に用いるＡＦ画素及びＮ画素の信号が与えられる。演算部／相関演算部６７は、Ｆナンバーの情報に基づいて受光量補正用メモリ２７に記憶されているテーブルを選択し、選択したテーブルからＡＦ画素及びＮ画素の画素位置に応じた受光量補正係数αを読み出して、ＡＦ画素又はＮ画素の画素値を補正する。
【００６９】
演算部／相関演算部６７は、補正したＡＦ画素及びＮ画素の画素値を用いて、瞳分割位相差法の演算を行ってデフォーカス量を算出する。演算部／相関演算部６７は、求めたデフォーカス量に基づくＡＦ信号を制御部６８に出力する。制御部６８は、ＡＦ信号をレンズ制御部３０に与える。
【００７０】
次にこのように構成された実施の形態の動作について図１１のフローチャートを参照して説明する。図１１はオートフォーカス制御を示している。
【００７１】
撮像装置１１に電源が投入された場合や交換レンズが交換された場合には、ボディ制御部２４は、ステップＳ１１において、交換レンズ１２のレンズ制御部３０から受光量補正用メモリ１７に記憶されているレンズ側補正情報を読み出す。
【００７２】
次に、ボディ制御部２４は、撮影モードが指示されたか否かを判定する。撮影モードが指示されていない場合には、ボディ制御部２４はズーム操作が行われたか否かを判定する（ステップＳ１３）。ズーム操作が行われと、レンズ制御部３０は、レンズ駆動部１６に対してズーム制御を行う。また、レンズ制御部３０は、ズームに関する情報、Ｆナンバーに関する情報等をレンズ側補正情報としてボディ制御部２４に送信する（ステップＳ１５）。こうして、ボディ制御部２４は、更新されたレンズ側補正情報を取得する（ステップＳ１１）。
【００７３】
撮影モードが指示されると、ボディ制御部２４は、ステップＳ２１において、撮像部２２からの画像信号に基づいて、液晶表示部２６に撮像画像（スルー画）をライブビュー表示させる。
【００７４】
次のステップＳ２２において、ボディ制御部２４は、撮像部２２から焦点検出に用いるＡＦ画素、Ｎ画素の画素値を読み出す。また、ボディ制御部２４は、各画素の画素位置に対応した受光量補正係数αを受光量補正用メモリ２７から読み出し（ステップＳ２３）、ＡＦ画素、Ｎ画素の画素値を受光量補正係数αを用いて補正する（ステップＳ２４）。
【００７５】
ボディ制御部２４は、補正したＡＦ画素、Ｎ画素を用いて、デフォーカス量を求めピント合わせを行うためのＡＦ信号を生成する（ステップＳ２５）。このＡＦ信号がレンズ制御部３０に供給されて、ピント合わせが行われる。
【００７６】
このように本実施の形態においては、画素位置に応じた受光量補正係数αを用いて、焦点検出に用いるＮ画素の画素値、ＡＦ画素の画素値の少なくとも一方を補正するようになっている。受光部上の位置に応じて、射出瞳のケラレ、オンチップレンズの偏心、瞳面におけるＡＦ画素の入射光の強度強度分布等に相違があることから、ＡＦ画素及びＮ画素の受光量は画素位置に応じて変化する。受光量補正係数αはこの変化を補正するものであり、受光量補正係数αを記憶するテーブルを用いることで、ＡＦ画素及びＮ画素の画素値を補正して、高精度のフォーカス制御を行うことができる。
【００７７】
なお、上記実施の形態においては、Ｆナンバー等が可変の例を説明したが、Ｆナンバー等が固定の固定レンズを採用した場合には、受光量補正用メモリ１７を省略してもよい。
【００７８】
また、上記実施の形態においては、標準被写体の撮像によって計測した受光量に基づいて受光量補正係数を算出して受光量補正用メモリに記憶させる例について説明したが、既知のカメラの構造から受光量補正係数αが既に求められている場合には、受光量補正係数αの算出部は不要であり、既知の受光量補正係数αを格納する受光量補正用メモリのみを備えていればよい。
【００７９】
（第２の実施の形態）
図１２は第２の実施の形態において採用されるボディ制御部の具体的な構成の一例を示すブロック図である。図１２において図１０と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。また、図１３及び図１４は夫々受光量補正用メモリ１７，２７に格納される情報を説明するための説明図である。
【００８０】
第１の実施の形態においては、ボディ制御部２４において、測定値を用いて受光量補正係数αを求め、これにより、テーブルを作成して受光量補正用メモリ２７に記憶させる例を示した。これに対し、本実施の形態は、演算処理によって受光量補正係数αを求めるボディ制御部７１を採用した点が第１の実施の形態と異なる。
【００８１】
本実施の形態においては、交換レンズ１２の受光量補正用メモリ１７には、レンズ側補正情報β（ｘ，ｙ）として、図５乃至図８の符号５１，５２ｙ，５２ｘ，５２ｘｙに対応する射出瞳の情報、即ち、ケラレの情報が格納されている。図１３に示すように、レンズ側補正情報β（ｘ，ｙ）は、Ｆナンバー毎に、画素位置に対応して設けられる。なお、レンズ側補正情報βをＦナンバー毎に設ける例を示したが、ズーム状態やフォーカス状態に応じてレンズ側補正情報βを設けてもよい。
【００８２】
一方、カメラボディ１３の受光量補正用メモリ２７には、ＡＦ画素の入射光の強度分布に関する情報及びオンチップの偏心によるＡＦ画素の受光可能領域の情報に基づいて生成される本体側補正情報が格納されている。図１４に示すように、本体側補正情報γ（ｘ，ｙ）は、Ｆナンバー毎に、画素位置に対応して設けられる。なお、本体側補正情報γも、レンズ側補正情報βに応じて、ズーム状態やフォーカス状態毎に設定してもよい。
【００８３】
ボディ制御部７１は、例えば、Ｆナンバーに基づいて受光量補正用メモリ１７のテーブルを選択し、選択したテーブルのレンズ側補正情報βをレンズ制御部３０を介して読み込む。また、ボディ制御部７１は、Ｆナンバーに基づいて受光量補正用メモリ２７のテーブルを選択し、選択したテーブルの本体側補正情報γを読み込む。
【００８４】
ボディ制御部７１は、α算出部７２ａを有している。α算出部７２ａは、レンズ側補正情報βと本体側補正情報γとの演算によって、受光量補正係数αを求める。例えば、α算出部７２ａは、本体側補正情報γとして、非対称性に基づく補正係数が設定されている場合には、画素位置に対応するレンズ側補正情報βと非対称性に基づく補正係数との乗算によって、受光量補正係数αを求めることができる。
【００８５】
なお、α算出部７２ａは、本体側補正情報γとして、ＡＦ画素の入射光の強度分布に関する情報及びオンチップの偏心によるＡＦ画素の受光可能領域の情報が記憶されている場合には、これらの情報と射出瞳の形状に関する情報とを用いた積分処理によって、受光量補正係数αを求めてもよい。
【００８６】
ボディ制御部７１は、α算出部７２ａが算出した受光量補正係数αを用いて、各画素位置のＡＦ画素、Ｎ画素の画素値を補正し、補正した画素値を用いて焦点検出を行う。
【００８７】
次に、このように構成された実施の形態の動作について図１５のフローチャートを参照して説明する。図１５において図１１と同一の手順には同一符号を付して説明を省略する。
【００８８】
図１５のフローは、図１１のステップＳ２３のα読み出し処理に代えて、ステップＳ３１の本体側補正情報読み出し処理及びステップＳ３２のα算出処理を設けた点が図１１のフローと異なる。
【００８９】
ボディ制御部７１は、ステップＳ１１のレンズ情報取得処理において、レンズ側補正情報を読み出す。また、ボディ制御部７１はステップＳ３１において、本体側補正情報を読み出す。ボディ制御部７１のα算出部７１ａは、ステップＳ３２において、レンズ側補正情報と本体側補正情報を用いて、受光量補正係数αを算出する。
【００９０】
他の作用は第１の実施の形態と同様である。
【００９１】
このように本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態においては、レンズ側に設けた受光量補正用メモリと本体側に設けた受光量補正用メモリに夫々レンズ側補正情報及び本体側補正情報を記憶させ、これらの情報を基に受光量補正係数αを求めており、予め受光量補正係数αを求めておく必要がないという利点を有する。
【００９２】
なお、上記実施の形態においては、画素位置に応じて受光量補正係数αを求める例について説明したが、軸上の画素であっても、例えばＦナンバーが変化することによって受光量は変化するので、Ｆナンバー毎に受光量補正係数αを設定し、この受光量補正係数αのテーブルを用いて、軸上の画素の画素値を補正するようにしてもよい。
【００９３】
この場合のテーブルも、本体側の受光量補正用メモリに格納する。また、受光量補正係数αの値は、例えば、白色の均等拡散面を各Ｆナンバーで撮影した場合の、Ｌ画素の画素値とＮ画素の画素値とから算出することができる。また、この場合には、受光量補正係数αをレンズデータと撮像素子のデータから算出することも可能である。また、Ｆナンバーに限らず、ズーム状態やフォーカスレンズの位置に対応した受光量補正係数αを設定してもよい。
【００９４】
なお、上記各実施の形態においては、焦点検出にＡＦ画素のみを用いる場合にも適用可能であり、画素位置に応じて上述した手法によりＡＦ画素の画素値を補正して、高精度のフォーカス制御を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１０…本体回路部、１１…信号処理及び制御部、１４…撮像部、１４ａ…受光部、１４ｂ…垂直アナログ加算回路、１４ｃ…水平デジタル加算回路、１４ｄ…ＡＦ用メモリ、１７…記録再生部、１８…表示部。
【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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