(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系を透過した光の一部を受光して第１信号を出力する第１画素と、前記光学系を透過し、前記一部の光よりも大きな広がりを持つ光を受光して第２信号を出力する第２画素とを有する撮像部と、
前記撮像部から出力された前記第１信号および前記第２信号の波形の形状の差異が小さくなるように補正する補正部と、
前記第１信号および前記補正部で補正された前記第２信号、または前記第２信号および前記補正部で補正された前記第１信号、または前記補正部で補正された前記第１信号および前記第２信号に基づいて、前記光学系による像が結像する位置と前記撮像部とのずれ量を検出する検出部と、を備える撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記補正部は、前記第１信号および前記第２信号の少なくとも１方の波形の形状を補正する撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の撮像装置において、
前記補正部は、前記第１信号および前記第２信号に基づいて、前記第１信号と前記第２信号との少なくとも１方を補正する撮像装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記第１信号と前記第２信号との少なくとも１方の波形の形状を補正するためのフィルターを記憶する記憶部を備え、
前記補正部は、前記記憶部に記憶された複数の補正値から、前記第１信号と前記第２信号との少なくとも１方を補正するための補正値を、前記第１信号および前記第２信号に基づいて選択して、前記第１信号と前記第２信号との少なくとも１方を補正する撮像装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記補正部は、前記第１信号および前記第２信号の位相差に基づいて、前記第１信号と前記第２信号との少なくとも１方を補正する撮像装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記補正部は、前記第１信号および前記第２信号の位相差の絶対値が所定値未満であると前記第２信号を補正し、前記第１信号および前記第２信号の位相差の絶対値が前記所定値以上であると前記第１信号を補正する撮像装置。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記第１画素と前記第２画素とは隣り合って配置される撮像装置。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記第１画素は、光学系を透過した光の一部を遮光する遮光部を有する撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像面に配列した撮像画素のうち、一部を瞳分割型位相差検出方式の焦点検出画素に置き換え、撮像画素から得られる全瞳画素信号列と、焦点検出画素から得られる瞳分割画素信号列との間の位相差を検出することによりデフォーカス状態を検出する技術が知られている。例えば特許文献１には、正方形の光電変換部を有する全瞳画素と、その正方形を垂直二等分線で分割した左半分の光電変換部を有する瞳分割画素と、のそれぞれから得られる一対の像信号に対して像ずれ検出演算を行う位相差方式のデフォーカス量検出装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４１３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術には、全瞳画素から得られる像信号と瞳分割画素から得られる像信号とで瞳の大きさの差によって像形状が異なり、位相差検出の精度が低下してしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）請求項１に記載の撮像装置は、光学系を透過した光の一部を受光して第１信号を出力する第１画素と、前記光学系を透過し、前記一部の光よりも大きな広がりを持つ光を受光して第２信号を出力する第２画素とを有する撮像部と、前記撮像部から出力された前記第１信号および前記第２信号の波形の形状の差異が小さくなるように補正する補正部と、前記第１信号および前記補正部で補正された前記第２信号、または前記第２信号および前記補正部で補正された前記第１信号、または前記補正部で補正された前記第１信号および前記第２信号に基づいて、前記光学系による像が結像する位置と前記撮像部とのずれ量を検出する検出部と、を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、精度よくデフォーカス量を検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】全瞳画素２１の構成を示す模式図である。
【図３】瞳分割画素２２の構成を示す模式図である。
【図４】撮像素子１２の撮像面を模式的に示す図である。
【図５】焦点検出領域Ｇ１とその周辺を拡大した部分拡大図である。
【図６】撮影光学系１１の測距瞳と各撮像画素との関係を模式的に示した図である。
【図７】いわゆる後ピンの状態における模式的な光路図である。
【図８】いわゆる前ピンの状態における模式的な光路図である。
【図９】焦点検出用データを出力する撮像画素を示す図である。
【図１０】カメラ制御部１４が備える、デフォーカス量を検出するための機能部を示すブロック図である。
【図１１】フィルター選択部６３が出力する像形状補正フィルターの決定方法を示す図である。
【図１２】カメラ制御部１４が備える、デフォーカス量を検出するための機能部を示すブロック図である。
【図１３】フィルター選択部６３が出力する像形状補正フィルターの決定方法を示す図である。
【図１４】フィルター選択部６３が出力する像形状補正フィルターの決定方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（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デジタルカメラの構成を示すブロック図である。デジタルカメラ１は、撮影光学系１１、撮像素子１２、レンズ制御部１３、カメラ制御部１４、表示部１５、および記憶媒体１６を備える。
【０００９】
撮影光学系１１は、被写体像を所定の予定結像面に結像させる。なお、図１では撮影光学系１１を便宜上１枚のレンズとして図示しているが、実際には焦点調節用のフォーカシングレンズを含む複数枚のレンズにより構成されている。撮像素子１２は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子であり、撮像面が撮影光学系１１の予定結像面と略一致するように配置される。撮像素子１２の撮像面には、複数の撮像画素（受光素子）が二次元状に配列されている。撮像素子１２の撮像面の構成については後に詳述する。
【００１０】
撮像素子１２が有する複数の撮像画素の受光出力（撮像信号）は、カメラ制御部１４に入力される。カメラ制御部１４は、不図示のマイクロコンピュータおよびその周辺回路から構成され、所定の制御プログラムを実行することによりデジタルカメラ１の各部を制御する。
【００１１】
焦点検出時、カメラ制御部１４は撮像素子１２から出力される撮像信号に基づいて、撮影光学系１１のデフォーカス量を検出する。そして、検出したデフォーカス量に応じた駆動量だけフォーカシングレンズが駆動されるように、レンズ制御部１３を制御する。レンズ制御部１３は、例えばステッピングモータや超音波モータ等のアクチュエータを備え、カメラ制御部１４の制御に従って不図示のフォーカシングレンズを光軸方向に駆動する。
【００１２】
撮影時、カメラ制御部１４は撮像素子１２から出力される撮像信号に対して種々の画像処理を実行し、被写体像の画像データを作成する。カメラ制御部１４は、作成された画像データを表示部１５に表示したり、記憶媒体１６に記憶したりする。表示部１５は、例えば液晶ディスプレイ等の表示装置である。記憶媒体１６は、例えばフラッシュメモリ等により構成される可搬性の記憶媒体である。
【００１３】
（撮像素子１２の撮像面の構成の説明）
撮像素子１２の撮像面には、全瞳画素および瞳分割画素と称する２種類の撮像画素が二次元状に配列されている。以下、これら２種類の撮像画素について、順に説明する。
【００１４】
図２（ａ）は全瞳画素２１を被写体光の入射方向から見た平面図であり、図２（ｂ）は全瞳画素２１の断面図である。全瞳画素２１はマイクロレンズ３１、光電変換部３２、および色フィルター３３から構成される。全瞳画素２１の光電変換部３２は、マイクロレンズ３１によって撮影光学系１１の射出瞳（たとえばＦ１．０）を通過する光束をすべて受光する形状に設計される。全瞳画素２１は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれかの色フィルター３３を備えている。撮像素子１２の撮像面には、それら３色の色フィルター３３を備える全瞳画素２１が、いわゆるベイヤー配列で２次元状に配置されている。
【００１５】
図２（ｂ）に示すように、全瞳画素２１において、光電変換部３２の前方にマイクロレンズ３１が配置され、マイクロレンズ３１により光電変換部３２が前方に投影される。光電変換部３２は半導体回路基板３４上に形成され、色フィルター３３はマイクロレンズ３１と光電変換部３２の中間に配置される。
【００１６】
図３（ａ）は瞳分割画素２２を被写体光の入射方向から見た平面図であり、図３（ｂ）は瞳分割画素２２の断面図である。瞳分割画素２２は全瞳画素２１と同様のマイクロレンズ３１、光電変換部３２、色フィルター３３に加え、更に光電変換部３２の一部を覆う遮光マスク３５により構成される。本実施形態の遮光マスク３５は、光電変換部３２の右半分を覆う形状を有する。
【００１７】
図４は、撮像素子１２の撮像面を模式的に示す図である。撮像素子１２の撮像面Ｇ上には、Ｇ１〜Ｇ５の５つの焦点検出領域が設定されている。これらの各焦点検出領域には、それぞれの領域の長手方向ＬＤ１〜ＬＤ５に、瞳分割画素２２が直線状に配列されている。撮影者は、撮影構図に応じて焦点検出領域Ｇ１〜Ｇ５の中から任意の焦点検出領域を手動で選択する。カメラ制御部１４は、撮影者により選択された焦点検出領域の各撮像画素の受光出力に基づいてデフォーカス量を検出する。
【００１８】
図５は、撮像面Ｇ上に設定された５つの焦点検出領域Ｇ１〜Ｇ５のうち、一例として焦点検出領域Ｇ１とその周辺を拡大した部分拡大図である。撮像素子１２の撮像面Ｇには、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）各色の色フィルター３３を備えた全瞳画素２１が二次元状にベイヤー配列される。本実施形態では、焦点検出領域Ｇ１の長手方向ＬＤ１に沿って、赤の色フィルター３３を備えた全瞳画素２１の一部が、緑の色フィルター３３を備えた瞳分割画素２２に置き換えられている。ここで、瞳分割画素２２の色フィルター３３を緑にしたのは、ベイヤ配列において緑の色フィルター３３を備えた全瞳画素２１が、他の色の色フィルター３３を備えた全瞳画素２１よりも多いためである。カメラ制御部１４はデフォーカス量の算出に際し、瞳分割画素２２が存在しない画素位置における受光出力（Ｇ成分）を補間生成する（詳細は後述する）が、緑の全瞳画素２１は他の色の全瞳画素２１よりも数が多いので、他の色よりも補間生成を精度よく行うことが可能である。また、位相差検出には同色同士の信号を比較することが望ましいが、ベイヤ配列では緑が多いため、この信号比較も他の色に比べて行いやすい。なお、瞳分割画素２２の色フィルター３３は、緑以外の色であってもよい。例えば赤の色フィルター３３を設け、その画素出力を緑の成分に変換して比較を行ってもよい。
【００１９】
瞳分割画素２２は３画素分の間隔を空けて一列に配置されている。換言すれば、瞳分割画素２２は４画素毎に１つ配置されている。瞳分割画素２２は、入射した被写体光の一部が遮光マスク３５により遮光される。このため、カメラ制御部１４は、撮像素子１２から出力される撮像信号に基づいて画像データを作成する際、瞳分割画素２２に相当する画素を、その周囲の全瞳画素２１の出力に基づいて補間する。このような画素補間については周知であるので説明を省略する。
【００２０】
（撮影動作の説明）
次に、デジタルカメラ１を用いた撮影の手順について説明する。撮影者が不図示のシャッターボタンを半押しすると、カメラ制御部１４はこの操作に応じて自動焦点調節制御を実行する。自動焦点調節制御では、まず撮像素子１２が撮影光学系１１により結像された被写体像を光電変換し、撮像信号をカメラ制御部１４に出力する。
【００２１】
カメラ制御部１４は、焦点検出領域Ｇ１〜Ｇ５のうち、撮影者により選択された焦点検出領域内の、瞳分割画素２２の受光出力およびその周囲の全瞳画素２１の受光出力を、焦点検出用データとして抽出する。具体的には、図９に太線で示すように、（１）一列に配列されている瞳分割画素２２の出力と、（２）瞳分割画素２２と同一行に配列されている緑（Ｇ）の色フィルター３３を有する全瞳画素２１の出力と、（３）瞳分割画素２２が配列されている列の両隣の列（図９では、瞳分割画素２２が配列されている列の上下の列）に配置されている、緑（Ｇ）の色フィルター３３を有する全瞳画素２１と、の出力を抽出する。
【００２２】
カメラ制御部１４は、抽出した焦点検出用データを用いて、後述する方法によりデフォーカス量を検出する。そして、検出したデフォーカス量に応じた駆動量だけフォーカシングレンズを駆動する指令をレンズ制御部１３に送出する。レンズ制御部１３はこの指令に応じて、不図示のアクチュエータによりフォーカシングレンズを駆動する。これにより、撮影者により指定された焦点検出領域内の被写体にピントが合わせられる。
【００２３】
その後、撮影者が不図示のシャッターボタンを全押しすると、撮像素子１２は被写体像を撮像し、カメラ制御部１４へ撮像信号を出力する。カメラ制御部１４は、この撮像信号に対し、瞳分割画素２２の補間処理を含む種々の画像処理を行い、被写体像の画像データを生成する。カメラ制御部１４は、生成した画像データを表示部１５に表示したり、記憶媒体１６に記憶したりする。
【００２４】
（デフォーカス量の検出方法の説明）
まず、撮像素子１２を用いたデフォーカス量の検出原理について説明し、その後に具体的なデフォーカス量の検出方法について説明する。
【００２５】
図６は、撮影光学系１１の測距瞳と各撮像画素との関係を模式的に示した図である。撮影光学系１１の予定結像面に配置したマイクロレンズ３１の前方の距離Ｌの位置に、撮影光学系１１の射出瞳９０を設定する。ここで、距離Ｌは、マイクロレンズ３１の曲率、屈折率、マイクロレンズ３１と光電変換部３２との間の距離などに応じて決まる値である。
【００２６】
マイクロレンズ３１は撮影光学系１１の予定結像面に配置されており、瞳分割画素２２のマイクロレンズ３１によって、遮光マスク３５に覆われた部位を除く光電変換部３２の形状が、マイクロレンズ３１から距離Ｌだけ離れた射出瞳９０上に投影される。その投影形状は少なくとも測距瞳９３を含むが、遮光マスク３５に覆われた部位に対応する測距瞳９２は含まない。一方、全瞳画素２１のマイクロレンズ３１によって光電変換部３２の形状が距離Ｌだけ離れた射出瞳９０上に投影され、その投影形状は測距瞳９２、９３を少なくとも含む。
【００２７】
瞳分割画素２２の光電変換部３２は、測距瞳９３を通過しマイクロレンズ３１へ向う焦点検出光束７３によってマイクロレンズ３１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。他方、測距瞳９２を通過しマイクロレンズ３１へ向う焦点検出光束７２は、遮光マスク３５により遮られ、光電変換部３２に入射しない。従って、瞳分割画素２２の光電変換部３２による受光出力には、焦点検出光束７２の成分が含まれない。その一方で、全瞳画素２１の光電変換部３２には、測距瞳９２、９３を通過しマイクロレンズ３１へ向う焦点検出光束８２、８３の各々によってマイクロレンズ３１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。なお、瞳分割画素２２の配列方向は一対の測距瞳９２、９３の分割方向と一致させる。
【００２８】
以上のように、全瞳画素２１と瞳分割画素２２とは、受光する光束が通過する瞳の広さが異なる。これが原因で、全瞳画素２１と瞳分割画素２２とでは、受光出力の像形状に差異が生じてしまう。詳細は後述するが、本実施形態ではこのような像形状の差異を補正することにより、高精度なデフォーカス量の検出を実現している。なお、全瞳画素２１は、便宜上「全瞳」と称しているが、必ずしも撮影光学系１１の射出瞳９０を通過する光束の全てを受光する必要はない。少なくとも、瞳分割画素２２の光電変換部３２が受光する光束を含み当該光束より大きな広がりを持つ光束を受光できればよい。つまり、瞳分割画素２２に対応する測距瞳９３を含み測距瞳９３より大きな領域を通過する光束を受光できればよい。
【００２９】
図７は、被写体より後側にピントが合っている、いわゆる後ピンの状態における模式的な光路図である。このとき、物点Ｐ１からの光束は、撮像素子１２の撮像面Ｇに一定の広がりを持って入射する。前述のように、瞳分割画素２２の光電変換部３２は、マイクロレンズ３１の左側から入射した光を受光しない。従って、図７のように後ピンの状態では、瞳分割画素２２の光電変換部３２は、物点Ｐ１から出射した光束のうち、測距瞳９３からの光束を含む、主光線の右側に照射する光束のみを受光する。また、撮像面Ｇに一列に配列された全瞳画素２１および瞳分割画素２２の受光出力をそれぞれプロットすると、瞳分割画素２２の受光出力５２は、全瞳画素２１の受光出力５１に対して右側に表れることになる。
【００３０】
図８は、被写体より前側にピントが合っている、いわゆる前ピンの状態における模式的な光路図である。このとき、物点Ｐ２からの光束は、前述した後ピンの場合と同様に、撮像素子１２の撮像面Ｇに一定の広がりを持って入射する。ただし、後ピンの場合とは異なり、測距瞳９３からの光束は、主光線の左側に照射する。従って、瞳分割画素２２の光電変換部３２は、物点Ｐ２から出射した光束のうち、測距瞳９２からの光束を含む、主光線の左側に照射する光束のみを受光する。また、撮像面Ｇに一列に配列された全瞳画素２１および瞳分割画素２２の受光出力をそれぞれプロットすると、瞳分割画素２２の受光出力５２は、全瞳画素２１の受光出力５１に対して左側に表れることになる。
【００３１】
以上のように、前ピンの場合と後ピンの場合とでは、全瞳画素２１の受光出力に対する瞳分割画素２２の受光出力の出現位置が異なる。つまり、全瞳画素２１の受光出力と瞳分割画素２２の受光出力との位置関係を調べることにより、デフォーカス量を検出することが可能である。
【００３２】
次に、具体的なデフォーカス量の検出方法を説明する。図１０は、カメラ制御部１４が備える、デフォーカス量を検出するための機能部を示すブロック図である。デフォーカス量を検出する際、カメラ制御部１４には、撮像素子１２から全瞳画素２１の受光出力と瞳分割画素２２の受光出力とが入力される。以下の説明では、全瞳画素２１の受光出力を「全瞳画素データ」と呼ぶ。また、瞳分割画素２２の受光出力を「瞳分割画素データ」と呼ぶ。
【００３３】
まずＧ補間部６１が、瞳分割画素２２と同一行に配列されている各撮像画素のうち、「緑（Ｇ）の色フィルター３３を有する全瞳画素２１」ではない全ての画素位置について、Ｇ成分を補間生成する。補間生成は以下のようにして行われる。まず、生成対象の画素位置の上下に配置されている２つの全瞳画素２１の出力値について、その差分の絶対値を計算する。次に、生成対象の画素位置の左右に配置されている２つの全瞳画素２１の出力値について、その差分の絶対値を計算する。そして、計算されたそれら２つの値を比較し、上下の差分の絶対値の方が小さければ、上下の全瞳画素２１の出力値の平均値を補間値とする。他方、左右の差分の絶対値の方が小さければ、左右の全瞳画素２１の出力値の平均値を補間値とする。Ｇ補間部６１は以上の手順でＧ成分を補完生成し、瞳分割画素２２がある行について、あたかも緑（Ｇ）の色フィルター３３を有する全瞳画素２１が隙間無く存在しているかのような全瞳画素データを生成して出力する。なお、Ｇ補間部６１が、上述したものとは異なる手順でＧ成分の補間生成を行うようにしてもよい。
【００３４】
次に、前段位相差検出部６２が、瞳分割画素データと、Ｇ補間部６１により補間された全瞳画素データとの位相差を検出する。座標ｘの画素位置の瞳分割画素データをＰ（ｘ）、座標ｘの画素位置の全瞳画素データをＱ（ｘ）として、シフト数ｄを例えば−７０〜７０の範囲で変化させながら、次式（１）により評価値Ｅ（ｄ）を算出する。
【００３５】
【数１】
0006493444.tif 000002
【００３６】
ここで、瞳分割画素データＰ（ｘ）には、予め約２倍のゲイン補正が為されているものとする。これは、図２および図３から明らかなように、瞳分割画素２２の光電変換部３２は、全瞳画素２１の光電変換部３２に比べて、略半分の光束しか受光できないことに拠る。つまり、同一光量の光束が照射されたとき、瞳分割画素２２の受光出力は全瞳画素２１の受光出力の半分程度になるため、評価値Ｅ（ｄ）を算出するに際し、予め瞳分割画素データＰ（ｘ）と全瞳画素データＱ（ｘ）とのスケールを合わせ込んでおく。上式（１）においてｘは、焦点検出対象の焦点検出領域に一列に配列されている全ての瞳分割画素２２の座標である。つまり上式（１）は、全ての瞳分割画素２２について、その画素の瞳分割画素データと、そこからｄだけずれた位置に相当する全瞳画素データとの差の絶対値を合計する式である。
【００３７】
前段位相差検出部６２は、このようにして算出したＥ（−７０）〜Ｅ（７０）の値のうち、最小となるＥ（ｄ）を与えるｄの値を、前段位相差ｄａとしてフィルター選択部６３に出力する。
【００３８】
カメラ制御部１４が有する不図示のメモリには、予め１１個の像形状補正フィルターが記憶されている。各々の像形状補正フィルターには、複数個（例えば１００個程度）のフィルター係数が含まれる。フィルター選択部６３は、前段位相差検出部６２から出力された前段位相差に応じて、１１個の像形状補正フィルターｆＡ、ｆＢ、ｆＣ、…、ｆＫからいずれか１つを選択し、像形状差補正部６４に出力する。以下、フィルター選択部６３が出力する像形状補正フィルターをｆ（ｉ）（ｉ＝―Ｗ〜Ｗ）と称する。なお、予めメモリに記憶しておく像形状補正フィルターｆＡ〜ｆＫの算出方法については、後に詳述する。
【００３９】
図１１は、フィルター選択部６３が出力する像形状補正フィルターの決定方法を示す図である。例えば前段位相差ｄａが−６０を下回るようであれば、フィルター選択部６３は像形状補正フィルターｆＡをｆ（ｉ）として出力する。また、図１１に示すように、像形状補正フィルターｆＡ〜ｆＫには、予め補正対象のデータが指定されている。像形状補正フィルターｆＡ、ｆＢ、ｆＣ、ｆＤ、ｆＨ、ｆＩ、ｆＪ、ｆＫは瞳分割画素データを補正するためのフィルターであり、像形状補正フィルターｆＥ、ｆＦ、ｆＧは全瞳画素データを補正するためのフィルターである。
【００４０】
次に、像形状差補正部６４が、フィルター選択部６３から出力された像形状補正フィルターを瞳分割画素データまたは全瞳画素データに畳み込むことによって、瞳分割画素データと全瞳画素データの像形状の差を補正する。像形状差補正部６４は、フィルター選択部６３が瞳分割画素データを補正するための像形状補正フィルターｆ（ｉ）を出力した場合、像形状補正後の瞳分割画素データＴ（ｘ）と、像形状補正後の全瞳画素データＵ（ｘ）を、次式（２）、（３）により演算して出力する。
【００４１】
【数２】
0006493444.tif 000003
【００４２】
すなわち像形状差補正部６４は、全瞳画素データについては手を加えずにそのまま出力し、瞳分割画素データについては像形状補正フィルターｆ（ｉ）による補正を加えて出力する。
【００４３】
他方、フィルター選択部６３が全瞳画素データを補正するための像形状補正フィルターｆ（ｉ）を出力した場合、Ｔ（ｘ）およびＵ（ｘ）、次式（４）、（５）により演算して出力する。
【００４４】
【数３】
0006493444.tif 000004
【００４５】
すなわち像形状差補正部６４は、全瞳画素データについては像形状補正フィルターｆ（ｉ）による補正を加えて出力し、瞳分割画素データについては手を加えずにそのまま出力する。なお、上式（５）における「Ｑ（ｘ＋ｉ）」を、上式（２）に合わせ「Ｑ（ｘ＋４×ｉ）」としてもよい。
【００４６】
像形状差補正部６４が出力した瞳分割画素データＴ（ｘ）および全瞳画素データＵ（ｘ）は、位相差検出部６５に入力される。位相差検出部６５は、これら２つのデータの位相差を検出して出力する。位相差の検出方法は前段位相差検出部６２と同様であるので、説明を省略する。ただし、位相差検出部６５は、周知の内挿法などを用いて、位相差を小数精度で算出する。
【００４７】
最後に、デフォーカス量換算部６６が、位相差検出部６５により出力された位相差に対し所定のデフォーカス量換算係数Ｋを掛け合わせ、デフォーカス量Ｄｆを算出する。デフォーカス量換算係数Ｋの決定方法は後に詳述する。
【００４８】
なお、図１１に示すように、本実施形態では多数の像形状補正フィルターｆＡ〜ｆＫを用意しておき、前段位相差検出部６２により検出された前段位相差ｄａに応じてそれらを切り替えて利用している。これは、適切な像形状補正フィルターが位相差に応じて異なるためである。
【００４９】
また、前段位相差ｄａに応じて瞳分割画素データと全瞳画素データのどちらを補正するかを切り替えているが、これは瞳分割画素２２の間隔が全瞳画素２１の間隔よりも広いためである。瞳分割画素データの方が全瞳画素データよりも個数が少ないため、演算量の観点から、像形状補正フィルターによる畳み込み演算は可能であれば瞳分割画素データに対して行うことが望ましい。瞳分割画素２２の間隔に対して前段位相差ｄａの絶対値が大きい場合、被写体像のぼけ量は十分に大きい。つまり、被写体像の輝度は瞳分割画素２２の配列方向に対してある程度なだらかに変化している。よって、４画素毎にしか配置されていない瞳分割画素２２であっても、被写体像の輝度変化を十分に捉えることが可能である。換言すれば、瞳分割画素２２は光学像を解像している。そのため、瞳分割画素データに対して適切に像形状の補正を行うことができる。
【００５０】
一方、前段位相差ｄａの絶対値が瞳分割画素の間隔よりも小さい場合とはすなわち、撮影光学系１１により結像される被写体像のぼけ量が小さい場合である。このとき、被写体像は先鋭なエッジを有している。つまり、瞳分割画素２２の配列方向に対して被写体像の輝度は急峻に変化している。よって、４画素毎にしか配置されていない瞳分割画素２２では、被写体像のエッジの位置を特定することは困難であり、被写体像の輝度変化を十分に捉えることができない。換言すれば、瞳分割画素２２は細かい光学像を再現できていない。そのため、補正後の像形状が本来の像形状に比べ不正確なものになる可能性が高く、瞳分割画素データに対して像形状の補正を行う（像形状補正フィルターを畳み込む）のは不適切である。そこで本実施形態では、前段位相差ｄａの絶対値が比較的小さい場合には、全瞳画素データの補正を行うようにしている。
【００５１】
（像形状補正フィルターおよびデフォーカス量換算係数の決定方法の説明）
カメラ制御部１４が有する不図示のメモリには、予め演算された像形状補正フィルターｆＡ〜ｆＫおよびデフォーカス量換算係数Ｋが記憶されている。デジタルカメラ１のメーカーは、以下で説明する処理を行って像形状補正フィルターｆＡ〜ｆＫおよびデフォーカス量換算係数Ｋを算出しておき、デジタルカメラ１の出荷時に上記のメモリへこれらの各データを記憶させておく。
【００５２】
まず、Ａ３用紙程度のサイズのテストチャートを作成する。このテストチャートには、それぞれが数ミリメートル〜数センチメートル程度の互いに異なる太さを有する黒い縦線を描写する。このテストチャートを、出荷するデジタルカメラ１そのものか、あるいはそのデジタルカメラ１と同様の光学特性を有するカメラにより、以下に説明する手順で撮影する。なお、以下の説明では、テストチャートの作成に用いるカメラをサンプルカメラと呼ぶ。
【００５３】
次に、テストチャートとサンプルカメラの位置関係を設定する。例えば、テストチャートをサンプルカメラの撮像面から１メートルの位置に固定し、撮影光学系１１のフォーカシングレンズを特定の位置に固定する。そして、テストチャートを光軸方向の前後に１ｃｍずつ移動させながら、サンプルカメラによる撮影を行う。このとき、各々の撮影において撮像素子１２から出力された撮像信号について、デフォーカス量の算出と、前段位相差検出部６２と同様の位相差の検出とを行う。なお、デフォーカス量の算出は、例えば最もコントラストの高い撮影結果が得られたときのデフォーカス量を０とし、そこから前後にテストチャートを移動させた量に撮影光学系１１の撮影倍率を加味した量をデフォーカス量とする。
【００５４】
以上の手順で撮影を行うことにより、デフォーカス量と位相差との対応関係を得ることができる。例えば、デフォーカス量と位相差量とに比例関係を仮定して、比例式で近似すればよい。
【００５５】
次に、−７０画素の位相差に対応するデフォーカス量で撮影した際の瞳分割画素データＰ（ｘ）および全瞳画素データＱ（ｘ）とを用いて、次式（６）、（７）により係数Ｓｉｊ、Ｒｊを算出する。
【００５６】
【数４】
0006493444.tif 000005
【００５７】
なお、上式（６）、（７）においてｘは、式（１）と同様に、焦点検出対象の焦点検出領域に一列に配列されている全ての瞳分割画素２２の座標である。また、Ｓｉｊは各像形状補正フィルターに含まれるフィルター係数の個数と同一の行数および列数を有する正方行列であり、Ｒｊはその個数と同一の要素を有するベクトルである。ＳｉｊおよびＲｊが算出されれば、次式（８）に示す連立一次方程式を解くことにより、重心位置を補正する前の像形状補正フィルターｆＡｒ（ｉ）が得られる。
【００５８】
【数５】
0006493444.tif 000006
【００５９】
次に、像形状補正フィルターｆＡｒ（ｉ）の重心位置Ｃを次式（９）で求めた後、重心位置を０に補正した最終的な像形状補正フィルターｆＡ（ｉ）を次式（１０）で生成する。
【００６０】
【数６】
0006493444.tif 000007
【００６１】
なお、重心位置Ｃが整数でない場合には、例えば（ｉ＋Ｃ）の前後の整数に対応する像形状補正フィルターｆＡｒの値から、周知の線型補間等によってｆＡｒ（ｉ＋Ｃ）を求めればよい。
【００６２】
以上の手順によって、像形状補正フィルターｆＡが求まる。−５０、―３０、−１５、１５、３０、５０、７０画素の位相差にそれぞれ対応するデフォーカス量でテストチャートを撮影した際の瞳分割画素データＰ（ｘ）および全瞳画素データＱ（ｘ）とを用いて、同様の手順で演算を行うことにより、それぞれ像形状補正フィルターｆＢ、ｆＣ、ｆＤ、ｆＨ、ｆＩ、ｆＪ、ｆＫが求まる。
【００６３】
次に、−６画素の位相差に対応するデフォーカス量でテストチャートを撮影した際の瞳分割画素データＰ（ｘ）および全瞳画素データＱ（ｘ）とを用いて、次式（１１）、（１２）により係数Ｒｉｊ、Ｓｊを算出する。
【００６４】
【数７】
0006493444.tif 000008
【００６５】
なお、上式（１１）、（１２）においてｘは、全ての全瞳画素データに対応する座標である。ここで算出された係数Ｒｉｊ、Ｓｊに上式（８）、（９）、（１０）を適用することにより、像形状補正フィルターｆＥが求まる。０、６画素の位相差にそれぞれ対応するデフォーカス量でテストチャートを撮影した際の瞳分割画素データＰ（ｘ）および全瞳画素データＱ（ｘ）とを用いて、同様の手順で演算を行うことにより、それぞれ像形状補正フィルターｆＦ、ｆＧが求まる。
【００６６】
次に、以上の手順で導出された像形状補正フィルターｆＡ〜ｆＫを、サンプルカメラのカメラ制御部１４内の不図示のメモリに記憶させ、フィルター選択部６３から利用できるようにする。そして、各デフォーカス量でテストチャートを撮影した際に撮像素子１２から出力された撮像信号について、図１０のＧ補間部６１による補間処理から位相差検出部６５による位相差検出処理までを実行する。これにより得られる、像形状の差異が補正されている位相差と、デフォーカス量との間に、比例関係を仮定し、位相差とデフォーカス量の間の比例係数を導出する。この比例係数が、上述したデフォーカス量換算係数Ｋである。
【００６７】
以上の手順により導出された像形状補正フィルターｆＡ〜ｆＫとデフォーカス量換算係数Ｋが、出荷されるデジタルカメラ１のカメラ制御部１４内の不図示のメモリに記憶される。
【００６８】
なお、このようにして導出される像形状補正フィルターｆＡ〜ｆＫによって、瞳分割画素データＰ（ｘ）と全瞳画素データＱ（ｘ）との像形状の差異が補正できる理由は以下の通りである。
【００６９】
図１１より、前段位相差検出部６２により検出される前段位相差の絶対値が大きくない場合には、像形状差補正部６４は像形状補正フィルターｆＥ〜ｆＧのいずれかを用いて、上式（４）、（５）により全瞳画素データＱ（ｘ）を補正する。像形状補正フィルターｆＥを例に挙げて説明すると、ここで像形状補正フィルターｆＥ（ｉ）の各フィルター係数を適切に調整すれば、補正後のＴ（ｘ）とＵ（ｘ）の形状を略一致させることができる。そのためには、Ｔ（ｘ）とＵ（ｘ）の二乗誤差ｅを次式（１３）で定義し、このｅを最小にするようなｆＥ（ｉ）を求めればよい。
【００７０】
【数８】
0006493444.tif 000009
【００７１】
二乗誤差ｅはｆ（ｉ）について下に凸の二次関数なので、ｅを各フィルター係数ｆＥ（ｉ）で偏微分した値が０になることがｅを最小とする条件である。つまり、条件式は次式（１４）のようになる。
【００７２】
【数９】
0006493444.tif 000010
【００７３】
上式（１４）より、次式（１５）、（１６）、（１７）が導かれる。
【００７４】
【数１０】
0006493444.tif 000011
【００７５】
上式（１５）、（１６）、（１７）に、具体的な瞳分割画素データＰ（ｘ）および全瞳画素データＱ（ｘ）を与えれば、係数ＳｉｊおよびＲｊが決まり、連立一次方程式を解くことにより像形状補正フィルターｆＥ（ｉ）が算出される。像形状補正フィルターｆＥ（ｉ）は撮影光学系１１の光学条件と撮像素子１２の特性によって決まり、被写体の形状には依存しない。従って、テストチャートを撮影した際に撮像素子１２から出力される瞳分割画素データＰ（ｘ）および全瞳画素データＱ（ｘ）を上式（１５）、（１６）、（１７）に与えれば、一般的な被写体に適用可能な像形状補正フィルターｆＥ（ｉ）を求めることができる。その他の像形状補正フィルターｆＦ、ｆＧ、および瞳分割画素データを補正する像形状補正フィルターｆＡ〜ｆＤ、ｆＨ〜ｆＫについても同様である。
【００７６】
上述した第１の実施の形態によるデジタルカメラによれば、次の作用効果が得られる。
（１）位相差検出部６５は、瞳分割した一対の光束の一方を受光し他方を受光しない瞳分割画素２２から出力される瞳分割像データと、瞳分割画素２２の周辺に配列され撮影光学系１１の全瞳領域を通過した光束を受光する全瞳画素２１から出力される全瞳像データと、の位相差を検出する。デフォーカス量換算部６６は、この位相差に基づいてデフォーカス量を検出する。像形状補正部６４は、位相差検出部６５が位相差の検出に用いる瞳分割像データと全瞳像データとの少なくとも一方に対し、瞳分割像データと全瞳像データとの像形状の差異を補正する補正処理を行う。このようにしたので、精度よくデフォーカス量を検出することができる。
【００７７】
（２）像形状差補正部６４は、瞳分割画素データおよび全瞳画素データの一方に対し、所定の像形状補正フィルターｆＡ〜ｆＫを畳み込む補正処理を行う。このようにしたので、一対のデータの像形状の差異が確実に補正される。
【００７８】
（３）撮像素子１２には、全瞳画素２１の間隔よりも広い間隔で瞳分割画素２２が配列されており、像形状差補正部６４は、全瞳画素データに対して像形状補正フィルターｆＥ〜ｆＧを畳み込む。このようにしたので、前段位相差ｄａが小さく、瞳分割画素２２が細かい光学像を再現できない場合であっても、像形状の差異を確実に補正することが可能となる。
【００７９】
（４）前段位相差検出部６２は、像形状差補正部６４により補正処理が行われる前の瞳分割画素データおよび全瞳画素データの前段位相差ｄａを検出する。像形状差補正部６４は、前段位相差検出部６２により検出された前段位相差ｄａに基づいて、複数の像形状補正フィルターｆＡ〜ｆＫからいずれか１つを選択し、瞳分割画素データおよび全瞳画素データの一方に対して選択された像形状補正フィルターを畳み込む。このようにしたので、瞳分割画素データおよび全瞳画素データのずれ量の大きさに応じた適切な像形状補正フィルターを利用することが可能となり、像形状の差異を精度よく補正することができる。
【００８０】
（５）前段位相差検出部６２は、像形状差補正部６４により補正処理が行われる前の瞳分割画素データおよび全瞳画素データの前段位相差ｄａを検出する。また、撮像素子１２には、全瞳画素２１の間隔よりも広い間隔で瞳分割画素２２が配列されている。像形状差補正部６４は、前段位相差検出部６２により検出された前段位相差ｄａの絶対値が１０よりも大きい場合には、瞳分割画素データに対して像形状補正フィルターを畳み込む。瞳分割画素データは全瞳画素データよりも個数が少ないので、畳み込み演算に必要な演算量を削減することができる。
【００８１】
（６）像形状補正フィルターｆＡ〜ｆＫは、撮影光学系１１により結像された所定のテストチャートの像を撮像素子１２により撮像することにより得られた瞳分割画素データおよび全瞳画素データの一方に対して、その像形状補正フィルターを畳み込んだ場合に瞳分割画素データおよび全瞳画素データの像形状の差異が最小となるフィルターである。このようにしたので、像形状の差異が確実に補正される。
【００８２】
（第２の実施の形態）
本実施形態のデジタルカメラは、第１の実施の形態と同様の構成を有するが、カメラ制御部１４によるデフォーカス量の検出方法が第１の実施の形態とは異なる。以下、第２の実施の形態におけるデフォーカス量の検出方法について詳述する。なお、以下の説明において、第１の実施の形態と同一の箇所については、第１の実施の形態と同一の符号を付して説明を省略する。
【００８３】
図１２は、第２の実施の形態に係るカメラ制御部１４が備える、デフォーカス量を検出するための機能部を示すブロック図である。まずＧ補間部６１が、第１の実施の形態と同様に、瞳分割画素２２がある行について、あたかも緑（Ｇ）の色フィルター３３を有する全瞳画素２１が隙間無く存在しているかのような全瞳画素データを生成して出力する。フィルター選択部１６３は、第１の実施の形態とは異なり、不図示のメモリに記憶されている像形状補正フィルターｆＡ〜ｆＫを全て出力する。
【００８４】
フィルター選択部１６３から出力された像形状補正フィルターｆＡ〜ｆＫと、Ｇ補間部６１から出力された全瞳画素データと、瞳分割画素データと、は像形状差補正部１６４に入力される。像形状差補正部１６４は、フィルター選択部１６３から入力された像形状補正フィルターｆＡ〜ｆＫの各々について、その像形状補正フィルターを用いた像形状差の補正を行う。つまり像形状差補正部１６４は、補正後の瞳分割画素データＴ（ｘ）および補正後の全瞳画素データＵ（ｘ）の組を、像形状補正フィルターｆＡ〜ｆＫのそれぞれに対応して１１組作成する。作成された１１組の瞳分割画素データＴ（ｘ）および全瞳画素データＵ（ｘ）は、全て位相差検出部１６５に出力される。
位相差検出部１６５は、像形状差補正部１６４から出力された１１組の瞳分割画素データＴ（ｘ）および全瞳画素データＵ（ｘ）の各々について、第１の実施の形態と同様の位相差検出処理を行う。例えばシフト数ｄを−７０〜７０の範囲で変化させながら、次式（１８）により相関値Ｅ（ｄ）を算出する。
【００８５】
【数１１】
0006493444.tif 000012
【００８６】
上式（１８）においてｘは、焦点検出対象の焦点検出領域に一列に配列されている全ての瞳分割画素２２の座標である。つまり上式（１）は、全ての瞳分割画素２２について、その画素の瞳分割画素データと、そこからｄだけずれた位置に相当する全瞳画素データとの差の絶対値を合計する式である。
【００８７】
位相差検出部１６５は、このようにして算出したＥ（−７０）〜Ｅ（７０）の値のうち、最小となるＥ（ｄ）を与えるｄの値を位相差とする。位相差検出部１６５はこの演算を１１組の瞳分割画素データＴ（ｘ）および全瞳画素データＵ（ｘ）の各々について行い、１１組の位相差ｄおよびそのときの相関値Ｅ（ｄ）を得る。そして、それら１１組の値のうち、最も小さな相関値Ｅ（ｄ）を（すなわち最も像形状の差異が小さい組を）選択し、そのＥ（ｄ）を与える位相差ｄをデフォーカス量換算部６６に出力する。
【００８８】
以上のように、本実施形態のカメラ制御部１４は、全ての像形状補正フィルターｆＡ〜ｆＫについて実際に像形状差の補正および位相差の検出を行い、像形状の差異が最も小さくなる結果を最終的な位相差検出の結果として採用する。
【００８９】
上述した第２の実施の形態によるデジタルカメラによれば、次の作用効果が得られる。（１）像形状補正部１６４は、複数の像形状補正フィルターｆＡ〜ｆＫの各々について、瞳分割像データおよび全瞳像データの一方に対してその像形状補正フィルターを畳み込み、位相差検出部１６５はその後に該瞳分割像データと該全瞳像データとの位相差ｄおよび相関値Ｅ（ｄ）を演算する。デフォーカス量換算部６６は、相関値が最も小さくなる像形状補正フィルター係数により補正処理が行われた場合における位相差ｄに基づいて、デフォーカス量を検出する。このようにしたので、あらかじめ前段位相差検出部６２により前段位相差ｄａを検出しておかずとも、最適な像形状補正フィルターを用いた像形状の補正を位相差検出に反映させることが可能となる。
【００９０】
（第３の実施の形態）
本実施形態のデジタルカメラは、第１の実施の形態と同様の構成を有するが、前段位相差ｄａに対する１１個の像形状補正フィルターの適用パターンが、第１の実施の形態とは異なる。以下、第３の実施の形態における１１個の像形状補正フィルターの適用パターンについて詳述する。なお、以下の説明において、第１の実施の形態と同一の箇所については、第１の実施の形態と同一の符号を付して説明を省略する。
【００９１】
図１３は、第３の実施の形態に係るフィルター選択部６３が出力する像形状補正フィルターの決定方法を示す図である。本実施形態のフィルター選択部６３は、前段位相差検出部６２から出力された前段位相差に応じて、１１個の像形状補正フィルターｆＡ、ｆＢ、ｆＣ、…、ｆＫからいずれか１つを選択し、像形状差補正部６４に出力する。
【００９２】
前段位相差ｄａが−１２を下回る場合、フィルター選択部６３は像形状補正フィルターｆＡをｆ（ｉ）として出力する。前段位相差ｄａが−１２以上−８未満である場合、フィルター選択部６３は像形状補正フィルターｆＢをｆ（ｉ）として出力する。前段位相差ｄａが−８以上−４未満である場合、フィルター選択部６３は像形状補正フィルターｆＣをｆ（ｉ）として出力する。前段位相差ｄａが−４以上−２未満である場合、フィルター選択部６３は像形状補正フィルターｆＤをｆ（ｉ）として出力する。前段位相差ｄａが−２以上−１未満である場合、フィルター選択部６３は像形状補正フィルターｆＥをｆ（ｉ）として出力する。前段位相差ｄａが−１以上１以下である場合、フィルター選択部６３は像形状補正フィルターｆＦをｆ（ｉ）として出力する。前段位相差ｄａが１を上回り２以下である場合、フィルター選択部６３は像形状補正フィルターｆＧをｆ（ｉ）として出力する。前段位相差ｄａが２を上回り４以下である場合、フィルター選択部６３は像形状補正フィルターｆＨをｆ（ｉ）として出力する。前段位相差ｄａが４を上回り８以下である場合、フィルター選択部６３は像形状補正フィルターｆＩをｆ（ｉ）として出力する。前段位相差ｄａが８を上回り１２以下である場合、フィルター選択部６３は像形状補正フィルターｆＪをｆ（ｉ）として出力する。前段位相差ｄａが１２を上回る場合、フィルター選択部６３は像形状補正フィルターｆＫをｆ（ｉ）として出力する。
【００９３】
なお、本実施形態における像形状補正フィルターｆＡ〜ｆＫは、−１４、−１０、―６、−３、−１．５、０、１．５、３、６、１０、１４画素の位相差にそれぞれ対応するデフォーカス量でテストチャートを撮影した際の瞳分割画素データＰ（ｘ）および全瞳画素データＱ（ｘ）とを用いて求められたものである。
【００９４】
上述した第３の実施の形態によるデジタルカメラによれば、第１の実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【００９５】
（第４の実施の形態）
本実施形態のデジタルカメラは、第３の実施の形態と同様の構成を有するが、前段位相差ｄａが十分に小さい場合には、瞳分割画素データにも全瞳画素データにも補正を行わない点で、第３の実施の形態とは異なる。以下、第４の実施の形態における像形状補正フィルターの適用パターンについて詳述する。なお、以下の説明において、第３の実施の形態と同一の箇所については、第３の実施の形態と同一の符号を付して説明を省略する。
【００９６】
図１４は、第４の実施の形態に係るフィルター選択部６３が出力する像形状補正フィルターの決定方法を示す図である。カメラ制御部１４が有する不図示のメモリには、予め８個の像形状補正フィルターｆＡ、ｆＢ、ｆＣ、ｆＤ、ｆＨ、ｆＩ、ｆＪ、ｆＫが記憶されている。つまり本実施形態では、第３の実施の形態で挙げた１１個の像形状補正フィルターのうち、ｆＥ、ｆＦ、ｆＧがメモリに記憶されていない。
【００９７】
前段位相差ｄａが−１２を下回る場合、フィルター選択部６３は像形状補正フィルターｆＡをｆ（ｉ）として出力する。前段位相差ｄａが−１２以上−８未満である場合、フィルター選択部６３は像形状補正フィルターｆＢをｆ（ｉ）として出力する。前段位相差ｄａが−８以上−４未満である場合、フィルター選択部６３は像形状補正フィルターｆＣをｆ（ｉ）として出力する。前段位相差ｄａが−４以上−２未満である場合、フィルター選択部６３は像形状補正フィルターｆＤをｆ（ｉ）として出力する。前段位相差ｄａが２を上回り４以下である場合、フィルター選択部６３は像形状補正フィルターｆＨをｆ（ｉ）として出力する。前段位相差ｄａが４を上回り８以下である場合、フィルター選択部６３は像形状補正フィルターｆＩをｆ（ｉ）として出力する。前段位相差ｄａが８を上回り１２以下である場合、フィルター選択部６３は像形状補正フィルターｆＪをｆ（ｉ）として出力する。前段位相差ｄａが１２を上回る場合、フィルター選択部６３は像形状補正フィルターｆＫをｆ（ｉ）として出力する。
【００９８】
他方、前段位相差ｄａが−２以上２以下である場合（すなわち被写体像のぼけ量が十分に小さい場合）、フィルター選択部６３は像形状補正フィルターｆ（ｉ）を出力しない。像形状差補正部６４は、フィルター選択部６３が像形状補正フィルターｆ（ｉ）を出力しなかった場合、瞳分割画素データＴ（ｘ）と、全瞳画素データＵ（ｘ）を、次式（１９）、（２０）により演算して出力する。
Ｔ（ｘ）＝Ｐ（ｘ）    …（１９）
Ｕ（ｘ）＝Ｑ（ｘ）    …（２０）
【００９９】
つまり像形状差補正部６４は、前段位相差ｄａが−２以上２以下である場合（すなわち被写体像のぼけ量が十分に小さい場合）、全瞳画素データと瞳分割画素データとを、共に手を加えずにそのまま出力する。
【０１００】
上述した第４の実施の形態によるデジタルカメラによれば、次の作用効果が得られる。
（１）像形状補正部６４は、瞳分割した一対の光束の一方を受光する瞳分割画素から出力される瞳分割像データに対し、撮影光学系１１の全瞳領域を通過した光束を受光する全瞳画素２１から出力される全瞳像データとの像形状の差異を補正する補正処理を行う。このようにしたので、精度よくデフォーカス量を検出することができる。
【０１０１】
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
【０１０２】
（変形例１）
上述の各実施形態では、像形状補正フィルターに応じて瞳分割画素データと全瞳画素データのうち、一方のみを補正することにより、それら２つのデータの像形状の差異を補正していた。これを、両方のデータを補正するようにしてもよい。例えば、一方に像形状補正フィルターを畳み込む補正処理を行い、他方に平滑化を行う周知のフィルターを適用する補正処理を行ってもよい。このようにすることで、より正確な位相差の検出を行うことが可能となる。
【０１０３】
（変形例２）
瞳分割画素２２の配置間隔は、図５に示した４画素毎のものに限定されない。これより広くても狭くてもよい。
【０１０４】
（変形例３）
遮光マスク３５による光電変換部３２の覆い方は、上述の各実施形態のものに限定されない。例えば、遮光マスク３５が瞳分割画素２２の左半分を覆うようにしてもよい。
【０１０５】
（変形例４）
光電変換部３２の形状は、上述した各実施形態のように正方形でなくてもよい。例えば、マイクロレンズ３１の形状に沿った円形にしてもよい。また、撮像素子１２を、１つのマイクロレンズ３１の後側に光電変換部３２を多数配列して構成してもよい。このような構成を採用する場合、遮光マスク３５は不要であり、且つ、デフォーカス量の検出に用いる光電変換部３２を任意に選択することができる。すなわち、測距瞳９２、９３の位置を
任意に選択することができる。
【０１０６】
（変形例５）
測距瞳９２、９３の位置は上述した実施形態に限定されない。全瞳画素２１が一対の測距瞳をそれぞれ通過した一対の光束の両方を少なくとも受光し、瞳分割画素２２が一対の光束の一方を受光し他方を受光しないようにさえ構成されていれば、本発明を適用することが可能である。
【０１０７】
（変形例６）
焦点検出領域Ｇ１〜Ｇ５は、図４に例示したものと異なっていてもよい。例えば、図４とは違う場所にあってもよいし、より多数（もしくは少数）であってもよい。また、全ての焦点検出領域Ｇ１〜Ｇ５について、同時にデフォーカス量の検出が行われるようにしてもよい。更に、焦点検出領域Ｇ１〜Ｇ５を定めてそこに瞳分割画素２２を配列するのではなく、撮像面Ｇの全域に渡って瞳分割画素２２が配列されるようにしてもよい。瞳分割画素２２をこのように配列した場合、撮像面Ｇの任意の位置でデフォーカス量の検出を行うことが可能になる。
【０１０８】
（変形例７）
像形状補正フィルターに含まれるフィルター係数の個数は、上述した数に限定されない。また、図１１に示した前段位相差ｄａの値と各像形状補正フィルターｆＡ〜ｆＫとの対応関係は一例であり、他の対応関係を設定してもよい。更に、像形状補正フィルターはｆＡ〜ｆＫの１１個でなくてもよく、より多数の像形状補正フィルターを用意してもよいし、より少数であってもよい。各像形状補正フィルターｆＡ〜ｆＫが補正の対象とするデータ（瞳分割画素データおよび全瞳画素データのいずれか）についても、図１１に例示したものに限定されない。例えば、常に一方のデータのみを補正するように像形状差補正部６４を構成してもよい。
【０１０９】
（変形例８）
上述した各実施形態では、本発明のデフォーカス量検出装置を適用したデジタルカメラについて説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されない。例えば、デフォーカス量の検出のみを行い撮影画像の記憶を行わない装置に本発明を適用することが可能である。また、撮影光学系１１や撮像素子１２を持たず、装置の外部から入力された瞳分割画素データおよび全瞳画素データに基づいてデフォーカス量を検出するデフォーカス量検出装置に本発明を適用することも可能である。
【０１１０】
本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【０１１１】
１…デジタルカメラ、１１…撮影光学系、１２…撮像素子、１３…レンズ制御部、１４…カメラ制御部、１５…表示部、１６…記憶媒体、２１…全瞳画素、２２…瞳分割画素、３１…マイクロレンズ、３２…光電変換部、３３…色フィルター、３４…半導体回路基板、３５…遮光マスク、６１…Ｇ補間部、６２…前段位相差検出部、６３、１６３…フィルター選択部、６４、１６４…像形状差補正部、６５、１６５…位相差検出部、６６…デフォーカス量換算部、９０…射出瞳、９２、９３…測距瞳
【図１】
0006493444.tif 000013
【図２】
0006493444.tif 000014
【図３】
0006493444.tif 000015
【図４】
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【図５】
0006493444.tif 000017
【図６】
0006493444.tif 000018
【図７】
0006493444.tif 000019
【図８】
0006493444.tif 000020
【図９】
0006493444.tif 000021
【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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