(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に瞳分割された第１瞳領域を通過した第１光束に対応する対の第１像信号に関する第１光学補正データと、該第１方向とは異なる第２方向に瞳分割された第２瞳領域を通過した第２光束に対応する対の第２像信号に関する第２光学補正データと、を取得する取得手段と、
前記対の第１像信号および前記第１光学補正データと、前記対の第２像信号および前記第２光学補正データと、に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段と、を有することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記取得手段は、
前記第１方向における第１瞳ずれ量に応じて前記第１光学補正データを取得し、
前記第２方向における第２瞳ずれ量に応じて前記第２光学補正データを取得する、ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記第１光学補正データに関する情報を記憶する記憶手段を更に有し、
前記取得手段は、
前記記憶手段から前記第１光学補正データを取得し、
前記第１瞳ずれ量および前記第２瞳ずれ量と前記第１光学補正データに関する情報とを用いて、前記第２光学補正データを取得する、ことを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記取得手段は、前記第１瞳ずれ量と前記第２瞳ずれ量との差に基づいて、前記第１光学補正データに関する情報から前記第２光学補正データを取得する、ことを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記記憶手段は、前記第１光学補正データに関する情報として、該第１光学補正データに関する近似関数の係数データを記憶しており、
前記近似関数は、前記第１方向における位置のみに依存する関数である、ことを特徴とする請求項３または４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記記憶手段は、前記第２方向に分割された複数の領域ごとに、前記近似関数の前記係数データを記憶していることを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記第１光学補正データおよび前記第２光学補正データは、前記第１光束および前記第２光束を受光する撮像手段の入射角受光特性に応じて変化することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記第１光学補正データおよび前記第２光学補正データはそれぞれ、像高およびＦ値に応じて変化することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項９】
前記焦点検出手段は、
前記対の第１像信号と前記第１光学補正データとに基づいて第１デフォーカス量を算出し、
前記対の第２像信号と前記第２光学補正データとに基づいて第２デフォーカス量を算出し、
前記第１デフォーカス量および前記第２デフォーカス量に基づいて前記焦点検出の際のデフォーカス量を取得する、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記第１光学補正データおよび前記第２光学補正データはそれぞれ、シェーディング補正値であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記第１光学補正データは、前記対の第１像信号に関する第１像ずれ量を第１デフォーカス量へ変換する際に用いられる第１変換係数であり、
前記第２光学補正データは、前記対の第２像信号に関する第２像ずれ量を第２デフォーカス量へ変換する際に用いられる第２変換係数である、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１２】
第１方向に瞳分割された第１瞳領域を通過した第１光束に対応する対の第１像信号と、該第１方向とは異なる第２方向に瞳分割された第２瞳領域を通過した第２光束に対応する対の第２像信号とを出力する撮像手段と、
前記対の第１像信号に関する第１光学補正データと、前記対の第２像信号に関する第２光学補正データと、を取得する取得手段と、
前記対の第１像信号および前記第１光学補正データと、前記対の第２像信号および前記第２光学補正データと、に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１３】
第１方向に瞳分割された第１瞳領域を通過した第１光束に対応する対の第１像信号に関する第１光学補正データを取得するステップと、
前記第１方向とは異なる第２方向に瞳分割された第２瞳領域を通過した第２光束に対応する対の第２像信号に関する第２光学補正データを取得するステップと、
前記対の第１像信号および前記第１光学補正データと、前記対の第２像信号および前記第２光学補正データと、に基づいて焦点検出を行うステップと、を有することを特徴とする制御方法。
【請求項１４】
第１方向に瞳分割された第１瞳領域を通過した第１光束に対応する対の第１像信号に関する第１光学補正データを取得するステップと、
前記第１方向とは異なる第２方向に瞳分割された第２瞳領域を通過した第２光束に対応する対の第２像信号に関する第２光学補正データを取得するステップと、
前記対の第１像信号および前記第１光学補正データと、前記対の第２像信号および前記第２光学補正データと、に基づいて焦点検出を行うステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のプログラムを記憶していることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出が可能な撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、撮像光学系の異なる射出瞳領域を通過した光束を受光する画素群から得られた一対の像信号を用いて焦点検出を行う撮像装置が知られている。このような撮像装置においては、画素群へ向かう光束の一部が撮像光学系により遮られる、いわゆるケラレが発生する場合がある。この場合、一対の像信号のうち少なくとも一方に、光量の低下による像信号の強度むら（画素ごとの受光感度のむらであり、以下、「シェーディングという。）が生じる。このようなケラレによるシェーディングは、一対の像信号の一致度を低下させるため、焦点検出を高精度に行うことが難しくなる。
【０００３】
特許文献１には、撮像光学系の異なる射出瞳領域を通過した光束を受光する画素群から得られた一対の像信号に対してシェーディング補正を行う撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４-６３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、高精度な焦点検出を行うには、撮像素子ごとの個体ばらつき（二次元方向のばらつき）を加味してシェーディング補正および変換係数などの光学補正値を算出する必要がある。
【０００６】
そこで本発明は、高精度な焦点検出が可能な制御装置、撮像装置、制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての制御装置は、第１方向に瞳分割された第１瞳領域を通過した第１光束に対応する対の第１像信号に関する第１光学補正データと、該第１方向とは異なる第２方向に瞳分割された第２瞳領域を通過した第２光束に対応する対の第２像信号に関する第２光学補正データとを取得する取得手段と、前記対の第１像信号および前記第１光学補正データと、前記対の第２像信号および前記第２光学補正データと、に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段とを有する。
【０００８】
本発明の他の側面としての撮像装置は、第１方向に瞳分割された第１瞳領域を通過した第１光束に対応する対の第１像信号と、該第１方向とは異なる第２方向に瞳分割された第２瞳領域を通過した第２光束に対応する対の第２像信号とを出力する撮像手段と、前記対の第１像信号に関する第１光学補正データと、前記対の第２像信号に関する第２光学補正データとを取得する取得手段と、前記対の第１像信号および前記第１光学補正データと前記対の第２像信号および前記第２光学補正データとに基づいて焦点検出を行う焦点検出手段とを有する。
【０００９】
本発明の他の側面としての制御方法は、第１方向に瞳分割された第１瞳領域を通過した第１光束に対応する対の第１像信号に関する第１光学補正データを取得するステップと、前記第１方向とは異なる第２方向に瞳分割された第２瞳領域を通過した第２光束に対応する対の第２像信号に関する第２光学補正データを取得するステップと、前記対の第１像信号および前記第１光学補正データと前記対の第２像信号および前記第２光学補正データとに基づいて焦点検出を行うステップとを有する。
【００１０】
本発明の他の側面としてのプログラムは、第１方向に瞳分割された第１瞳領域を通過した第１光束に対応する対の第１像信号に関する第１光学補正データを取得するステップと、前記第１方向とは異なる第２方向に瞳分割された第２瞳領域を通過した第２光束に対応する対の第２像信号に関する第２光学補正データを取得するステップと、前記対の第１像信号および前記第１光学補正データと前記対の第２像信号および前記第２光学補正データとに基づいて焦点検出を行うステップと、をコンピュータに実行させる。
【００１１】
本発明の他の側面としての記憶媒体は、前記プログラムを記憶している。
【００１２】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高精度な焦点検出が可能な制御装置、撮像装置、制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態における撮像装置のブロック図である。
【図２】本実施形態における撮像素子の画素配列を示す図である。
【図３】本実施形態における撮像素子の画素構造を示す図である。
【図４】本実施形態における撮像素子および瞳分割機能の説明図である。
【図５】本実施形態における撮像素子および瞳分割機能の説明図である。
【図６】本実施形態におけるデフォーカス量と像ずれ量と関係図である。
【図７】本実施形態における焦点検出処理を示すフローチャートである。
【図８】本実施形態における第１焦点検出信号および第２焦点検出信号の瞳ずれによるシェーディングの説明図である。
【図９】本実施形態におけるフィルタ周波数帯域の説明図である。
【図１０】本実施形態において、分割領域（像高）ごとの光学補正値の説明図である。
【図１１】本実施形態における瞳強度分布の瞳ずれの説明図である。
【図１２】本実施形態におけるシェーディング補正処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
まず、図１を参照して、本実施形態における撮像装置の概略構成について説明する。図１は、本実施形態における撮像装置１００（カメラ）のブロック図である。撮像装置１００は、カメラ本体とカメラ本体に着脱可能な交換レンズ（結像光学系または撮像光学系）とを備えたデジタルカメラシステムである。ただし本実施形態は、これに限定されるものではなく、カメラ本体とレンズとが一体的に構成された撮像装置にも適用可能である。
【００１７】
第１レンズ群１０１は、撮影レンズ（結像光学系）を構成する複数のレンズ群のうち最も前方（被写体側）に配置されており、光軸ＯＡの方向（光軸方向）に進退可能な状態でレンズ鏡筒に保持される。絞り兼用シャッタ１０２（絞り）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とともに、静止画撮影時には露光時間調節用シャッタとして機能する。第２レンズ群１０３は、絞り兼用シャッタ１０２と一体的に光軸方向に進退し、第１レンズ群１０１の進退動作と連動して変倍動作を行うズーム機能を有する。第３レンズ群１０５は、光軸方向に進退することにより焦点調節（フォーカス動作）を行うフォーカスレンズ群である。光学的ローパスフィルタ１０６は、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。
【００１８】
撮像素子１０７は、結像光学系を介して被写体像（光学像）の光電変換を行い、例えばＣＭＯＳセンサまたはＣＣＤセンサ、および、その周辺回路により構成される。撮像素子１０７としては、例えば、横方向にｍ個の画素、縦方向にｎ個の画素を有する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をオンチップで形成した２次元単板カラーセンサが用いられる。撮像素子１０７は、結像光学系の結像面に配置される。
【００１９】
ズームアクチュエータ１１１は、不図示のカム筒を回動（駆動）することで第１レンズ群１０１および第２レンズ群１０３を光軸方向に沿って移動させることにより、変倍動作を行う。絞りシャッタアクチュエータ１１２は、絞り兼用シャッタ１０２の開口径を制御して光量（撮影光量）を調節するとともに、静止画撮影時の露光時間を制御する。フォーカスアクチュエータ１１４は、第３レンズ群１０５を光軸方向に移動させて焦点調節を行う。
【００２０】
電子フラッシュ１１５は、被写体を照明するために用いられる照明装置である。電子フラッシュ１１５としては、キセノン管を備えた閃光照明装置または連続発光するＬＥＤ（発光ダイオード）を備えた照明装置が用いられる。ＡＦ補助光手段１１６は、所定の開口パターンを有するマスクの像を、投光レンズを介して、被写体に投影する。これにより、暗い被写体や低コントラストの被写体に対する焦点検出能力を向上させることができる。
【００２１】
ＣＰＵ１２１は、撮像装置１００の種々の制御を司る制御装置（制御手段）である。ＣＰＵ１２１は、演算部、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、および、通信インターフェイス回路などを有する。ＣＰＵ１２１は、ＲＯＭに記憶された所定のプログラムを読み出して実行することにより、撮像装置１００の各種回路を駆動し、焦点検出（ＡＦ）、撮影、画像処理、または、記録などの一連の動作を制御する。
【００２２】
ＣＰＵ１２１は、取得手段１２１ａ、焦点検出手段１２１ｂ、および、記憶手段１２１ｃを有する。取得手段１２１ａは、瞳分割された瞳領域を通過した光束に対応する対の像信号に関する光学補正データ（第１光学補正データおよび第２光学補正データ）を取得する。第１光学補正データは、第１方向に瞳分割された第１瞳領域を通過した第１光束に対応する対の第１像信号に関する光学補正データである。第２光学補正データは、第１方向とは異なる第２方向に瞳分割された第２瞳領域を通過した第２光束に対応する対の第２像信号に関する光学補正データである。光学補正データは、例えばシェーディング補正の際に用いられるシェーディング補正値または像ずれ量からデフォーカス量への変換の際に用いられる変換係数であるが、これらに限定されるものではない。
【００２３】
焦点検出手段１２１ｂは、対の第１像信号および第１光学補正データと、対の第２像信号および第２光学補正データと、に基づいて位相差検出方式による焦点検出を行う。また焦点検出手段１２１ｂは、焦点検出結果（デフォーカス量）に基づいてフォーカス制御を行う。記憶手段１２１ｃは、光学補正データ（第１光学補正データ）に関する情報を記憶する。ただし記憶手段１２１ｂはＣＰＵ１２１の内部メモリに限定されるものではなく、ＣＰＵ１２１の外部に設けられたメモリであってもよい。
【００２４】
電子フラッシュ制御回路１２２は、撮影動作に同期して電子フラッシュ１１５の点灯制御を行う。補助光駆動回路１２３は、焦点検出動作に同期してＡＦ補助光手段１１６の点灯制御を行う。撮像素子駆動回路１２４は、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ＣＰＵ１２１に送信する。画像処理回路１２５は、撮像素子１０７から出力された画像データのγ（ガンマ）変換、カラー補間、または、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）圧縮などの処理を行う。
【００２５】
フォーカス駆動回路１２６は、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ１１４を駆動し、第３レンズ群１０５を光軸方向に沿って移動させることにより、焦点調節を行う。絞りシャッタ駆動回路１２８は、絞りシャッタアクチュエータ１１２を駆動して、絞り兼用シャッタ１０２の開口径を制御する。ズーム駆動回路１２９は、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】
表示器１３１は、例えばＬＣＤ（液晶表示装置）を備えて構成される。表示器１３１は、撮像装置１００の撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像、撮影後の確認用画像、または、焦点検出時の合焦状態表示画像などを表示する。操作部１３２（操作スイッチ群）は、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、および、撮影モード選択スイッチなどを備えて構成される。レリーズスイッチは、半押し状態（ＳＷ１がＯＮの状態）、および、全押し状態（ＳＷ２がＯＮの状態）の２段階のスイッチを有する。記録媒体１３３は、例えば撮像装置１００に着脱可能なフラッシュメモリであり、撮影画像（画像データ）を記録する。
【００２７】
次に、図２および図３を参照して、本実施形態における撮像素子１０７の画素配列および画素構造について説明する。図２は、撮像素子１０７の画素配列を示す図である。図３は、撮像素子１０７の画素構造を示す図であり、図３（ａ）は撮像素子１０７の画素２００Ｇの平面図（＋ｚ方向から見た図）、図３（ｂ）は図３（ａ）中の線ａ−ａの断面図（−ｙ方向から見た図）をそれぞれ示している。
【００２８】
図２は、撮像素子１０７（２次元ＣＭＯＳセンサ）の画素配列（撮影画素の配列）を、４列×４行の範囲で示している。本実施形態において、各々の撮像画素（画素２００Ｒ、２００Ｇ、２００Ｂ）は、４つの副画素２０１、２０２、２０３、２０４（４つの焦点検出画素）により構成さている。このため、図２には、副画素の配列が、８列×８行の範囲で示されている。
【００２９】
図２に示されるように、２列×２行の画素群２００は、画素２００Ｒ、２００Ｇ、２００Ｂがベイヤー配列で配置されている。すなわち画素群２００のうち、Ｒ（赤）の分光感度を有する画素２００Ｒが左上に、Ｇ（緑）の分光感度を有する画素２００Ｇが右上と左下に、Ｂ（青）の分光感度を有する画素２００Ｂが右下にそれぞれ配置されている。各画素２００Ｒ、２００Ｇ、２００Ｂ（各撮像画素）は、２列×２行に配列された副画素２０１（第１焦点検出画素）、副画素２０２（第２焦点検出画素）、副画素２０３（第３焦点検出画素）、および、副画素２０４（第４焦点検出画素）により構成されている。副画素２０１は、結像光学系の第１瞳部分領域を通過した光束を受光する画素である。副画素２０２は、結像光学系の第２瞳部分領域を通過した光束を受光する画素である。副画素２０３は、結像光学系の第３瞳部分領域を通過した光束を受光する画素である。副画素２０４は、結像光学系の第４瞳部分領域を通過した光束を受光する画素である。複数の副画素２０１は第１画素群、複数の副画素２０２は第２画素群、複数の副画素２０３は第３画素群、および、複数の副画素２０４は第４画素群をそれぞれ構成する。
【００３０】
図２に示されるように、撮像素子１０７は、４列×４行の撮像画素（８列×８行の副画素）を面上に多数配置して構成されており、撮像信号（副画素信号または焦点検出信号）を出力する。本実施形態の撮像素子１０７は、画素（撮像画素）の周期Ｐが４μｍ、画素（撮像画素）の数Ｎが横５５７５列×縦３７２５行＝約２０７５万画素である。また撮像素子１０７は、副画素の周期ＰＳＵＢが２μｍ、副画素の数ＮＳＵＢが横１１１５０列×縦７４５０行＝約８３００万画素である。
【００３１】
図３（ｂ）に示されるように、本実施形態の画素２００Ｇには、画素の受光面側に入射光を集光するためのマイクロレンズ３０５が設けられている。マイクロレンズ３０５は、２次元状に複数配列されており、受光面からｚ軸方向（光軸ＯＡの方向）に所定の距離だけ離れた位置に配置されている。また画素２００Ｇには、ｘ方向にＮＨ分割（２分割）、ｙ方向にＮＶ分割（２分割）された光電変換部３０１、３０２、３０３、３０４が形成されている。光電変換部３０１〜３０４は、副画素２０１〜２０４にそれぞれ対応する。このように撮像素子１０７は、１つのマイクロレンズに対して複数の光電変換部を有し、マイクロレンズが２次元状に配列されている。光電変換部３０１〜３０４は、それぞれ、ｐ型層とｎ型層との間にイントリンシック層を挟んだｐｉｎ構造のフォトダイオードとして構成される。必要に応じて、イントリンシック層を省略し、ｐｎ接合のフォトダイオードとして構成してもよい。
【００３２】
画素２００Ｇ（各画素）には、マイクロレンズ３０５と、光電変換部３０１〜３０４のそれぞれとの間に、Ｇ（緑）のカラーフィルタ３０６が設けられる。同様に、画素２００Ｒ、２００Ｂ（各画素）には、マイクロレンズ３０５と、光電変換部３０１〜３０４のそれぞれとの間に、Ｒ（赤）およびＢ（青）のカラーフィルタ３０６がそれぞれ設けられる。必要に応じて、副画素ごとにカラーフィルタ３０６の分光透過率を変えることができ、またはカラーフィルタを省略してもよい。
【００３３】
図３に示されるように、画素２００Ｇ（２００Ｒ、２００Ｂ）に入射した光は、マイクロレンズ３０５により集光され、Ｇのカラーフィルタ３０６（Ｒ、Ｂのカラーフィルタ３０６）で分光された後、光電変換部３０１〜３０４で受光される。光電変換部３０１〜３０４のそれぞれにおいては、受光量に応じて電子とホールとの対が生成され、それらが空乏層で分離された後、負電荷の電子はｎ型層に蓄積される。一方、ホールは定電圧源（不図示）に接続されたｐ型層を通じて、撮像素子１０７の外部へ排出される。光電変換部３０１〜３０４のそれぞれのｎ型層に蓄積された電子は、転送ゲートを介して、静電容量部（ＦＤ）に転送され、電圧信号に変換される。
【００３４】
続いて、図４を参照して、撮像素子１０７の瞳分割機能について説明する。図４は、撮像素子１０７の瞳分割機能の説明図であり、１つの画素部における瞳分割の様子を示している。図４は、図３（ａ）に示される画素構造のａ−ａ断面を＋ｙ側から見た断面図、および、結像光学系の射出瞳面を示している。図４では、射出瞳面の座標軸と対応を取るため、断面図のｘ軸およびｙ軸を図３のｘ軸およびｙ軸に対してそれぞれ反転させている。
【００３５】
図４において、瞳部分領域５０１、５０３（第１瞳部分領域および第４瞳部分領域）は、重心が−ｘ方向に偏心している光電変換部３０１、３０３の受光面と、マイクロレンズ３０５を介して略共役関係になっている。このため瞳部分領域５０１、５０３は、副画素２０１、２０３で受光可能な瞳領域を表している。副画素２０１、２０３の瞳部分領域５０１、５０３の重心は、瞳面上で＋Ｘ側に偏心している。また、瞳部分領域５０２、５０４（第２瞳部分領域および第４瞳部分領域）は、重心が＋ｘ方向に偏心している光電変換部３０２、３０４の受光面と、マイクロレンズ３０５を介して略共役関係になっている。このため瞳部分領域５０２、５０４は、副画素２０２、２０４で受光可能な瞳領域を表している。副画素２０２、２０４の瞳部分領域５０２、５０４の重心は、瞳面上で−Ｘ側に偏心している。瞳領域５００は、光電変換部３０１〜３０４（副画素２０１〜２０４）を全て合わせた際の画素２００Ｇ全体で受光可能な瞳領域である。
【００３６】
図５は、撮像素子１０７と瞳分割機能の説明図である。結像光学系の瞳領域のうち互いに異なる瞳部分領域５０１、５０２を通過した光束は、撮像素子１０７の各画素に互いに異なる角度で撮像素子１０７の撮像面８００に入射し、２×２分割された副画素２０１〜２０４で受光される。本実施形態では、瞳領域が水平方向および垂直方向にそれぞれ２つに瞳分割されている例について説明しているが、これに限定されるものではなく、必要に応じて他の方向に瞳分割を行ってもよい。
【００３７】
本実施形態において、撮像素子１０７は、結像光学系（撮影レンズ）の第１瞳部分領域〜第４瞳部分領域を通過するそれぞれの光束を受光する第１焦点検出画素〜第４焦点検出画素を有する。また撮像素子１０７は、結像光学系の第１瞳部分領域〜第４瞳部分領域を合わせた瞳領域を通過する光束を受光する撮像画素が複数配列されている。本実施形態において、各撮像画素（画素２００）は、第１焦点検出画素〜第４焦点検出画素（副画素２０１〜２０４）から構成されている。必要に応じて、撮像画素と、第１焦点検出画素〜第４焦点検出画素とを別の画素で構成してもよい。このとき、撮像画素配列の一部に、第１焦点検出画素〜第４焦点検出画素を部分的に（離散的に）配置するように構成される。
【００３８】
本実施形態において、撮像装置１００は、撮像素子１０７の各画素の第１焦点検出画素（副画素２０１）および第３焦点検出画素（副画素２０３）の受光信号を集めて（加算して）第１焦点検出信号を生成する。同様に、撮像装置１００は、各画素の第２焦点検出画素（副画素２０２）および第４焦点検出画素（副画素２０４）の受光信号を集めて（加算して）第２焦点検出信号を生成する。また撮像装置１００は、各画素の第１焦点検出画素（副画素２０１）および第２焦点検出画素（副画素２０２）の受光信号を集めて（加算して）第３焦点検出信号を生成する。同様に、撮像装置１００は、各画素の第３焦点検出画素（副画素２０３）および第４焦点検出画素（副画素２０４）の受光信号を集めて（加算して）第４焦点検出信号を生成する。そして撮像装置１００は、第１焦点検出信号〜第４焦点検出信号に基づいて焦点検出を行う。また撮像装置１００は、撮像素子１０７の画素ごとに、第１焦点検出画素〜第４焦点検出画素（副画素２０１〜２０４）の信号を集める（加算する）ことにより、有効画素数Ｎの解像度の撮像信号（撮像画像）を生成する。
【００３９】
次に、図６を参照して、撮像素子１０７の副画素２０１、２０３の出力信号を合わせた第１焦点検出信号、および、副画素２０２、２０４の出力信号を合わせた第２焦点検出信号のデフォーカス量と像ずれ量との関係について説明する。図６は、デフォーカス量と像ずれ量との関係図である。図６において、撮像素子１０７は撮像面８００に配置されており、図４および図５と同様に、結像光学系の射出瞳は瞳部分領域５０１〜５０４に４分割される。ただし図６においては、瞳部分領域５０１と瞳部分領域５０３、および、瞳部分領域５０２と瞳部分領域５０４はそれぞれ等価であるため、瞳部分領域５０１および瞳部分領域５０２を用いて説明する。なお本実施形態において、２つの副画素を加算して相関演算を行うのは、Ｓ/Ｎを向上させるためである。
【００４０】
デフォーカス量ｄは、被写体の結像位置から撮像面８００までの距離を｜ｄ｜、結像位置が撮像面８００よりも被写体側にある前ピン状態を負符号（ｄ＜０）、結像位置が撮像面８００よりも被写体の反対側にある後ピン状態を正符号（ｄ＞０）として定義される。被写体の結像位置が撮像面８００（合焦位置）にある合焦状態において、デフォーカス量ｄ＝０が成立する。図６において、合焦状態（ｄ＝０）である被写体８０１、および、前ピン状態（ｄ＜０）である被写体８０２がそれぞれ示されている。前ピン状態（ｄ＜０）および後ピン状態（ｄ＞０）を併せて、デフォーカス状態（｜ｄ｜＞０）という。
【００４１】
前ピン状態（ｄ＜０）では、被写体８０２からの光束のうち、瞳部分領域５０１（または瞳部分領域５０２）を通過した光束は、一度、集光する。その後、光束は、光束の重心位置Ｇ１（Ｇ２）を中心とする幅Γ１（Γ２）に広がり、撮像面８００でボケた像となる。ボケた像は、撮像素子１０７に配列された各画素を構成する副画素２０１（副画素２０２）により受光され、第１焦点検出信号（第２焦点検出信号）が生成される。このため、第１焦点検出信号（第２焦点検出信号）は、撮像面８００上の重心位置Ｇ１（Ｇ２）に、被写体８０２が幅Γ１（Γ２）にボケた被写体像として記録される。被写体像のボケ幅Γ１（Γ２）は、デフォーカス量ｄの大きさ｜ｄ｜が増加するのに伴い、概ね比例して増加する。同様に、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号との間の被写体像の像ずれ量ｐ（＝光束の重心位置の差Ｇ１−Ｇ２）の大きさ｜ｐ｜も、デフォーカス量ｄの大きさ｜ｄ｜が増加するのに伴い、概ね、比例して増加する。後ピン状態（ｄ＞０）に関しても同様であるが、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号と間の被写体像の像ずれ方向が前ピン状態と反対となる。
【００４２】
このように本実施形態において、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号、または、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号とを加算した撮像信号のデフォーカス量の大きさが増加するのに伴い、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号と間の像ずれ量の大きさは増加する。図６では、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号とを用いた水平方向（Ｘ方向）の瞳分割の場合について説明した。第３焦点検出信号（第１焦点検出画素と第２焦点検出画素を合わせた出力信号）と、第４焦点検出信号（第３焦点検出画素と第４焦点検出画素とを合わせた出力信号）とを用いた垂直方向（Ｙ方向）の瞳分割の場合も同様のため、その説明は省略する。本実施形態において、水平方向および垂直方向の２方向に関して焦点検出を行う場合、最終的なデフォーカス量は、例えば、２方向のデフォーカス検出結果の平均値または被写体の方向に応じた重み付け加算を行って算出される。
【００４３】
次に、本実施形態における位相差検出方式の焦点検出について説明する。位相差検出方式の焦点検出では、ＣＰＵ１２１は、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号とを相対的にシフトさせて信号の一致度を表す相関量（第１評価値）を算出する。またＣＰＵ１２１は、第３焦点検出信号と第４焦点検出信号とを相対的にシフトさせて信号の一致度を表す相関量（第２評価値）を算出する。そしてＣＰＵ１２１は、相関量（信号の一致度）が良好になるシフト量に基づいて像ずれ量を検出（算出）する。ＣＰＵ１２１は、撮像信号のデフォーカス量の大きさが増加するのに伴って像ずれ量の大きさが増加する関係性に基づいて、像ずれ量をデフォーカス量（検出デフォーカス量）に変換して焦点検出を行う。
【００４４】
図７を参照して、本実施形態における位相差検出方式の焦点検出処理について説明する。図７は、焦点検出処理を示すフローチャートである。図７の各ステップは、主に、ＣＰＵ１２１（取得手段１２１ａ、焦点検出手段１２１ｂ）および画像処理回路１２５により実行される。
【００４５】
まずステップＳ１１０において、ＣＰＵ１２１は、撮像素子１０７の有効画素領域の中から焦点調節を行うための焦点検出領域を設定する。そしてＣＰＵ１２１（焦点検出手段１２１ｂ）は、焦点検出領域の第１焦点検出画素および第３焦点検出画素の受光信号（出力信号）に基づいて第１焦点検出信号を生成（取得）する。また焦点検出手段１２１ｂは、焦点検出領域の第２焦点検出画素および第４焦点検出画素の受光信号（出力信号）に基づいて第２焦点検出信号を生成（取得）する。同様に、焦点検出手段１２１ｂは、第１焦点検出画素および第２焦点検出画素の受光信号（出力信号）に基づいて第３焦点検出信号、第３焦点検出画素および第４焦点検出画素の受光信号（出力信号）に基づいて第４焦点検出信号をそれぞれ生成（取得）する。
【００４６】
続いてステップＳ１２０において、ＣＰＵ１２１（焦点検出手段１２１ｂ）は、第１焦点検出信号、第２焦点検出信号、第３焦点検出信号、および、第４焦点検出信号のそれぞれに関し、信号データ量を抑制するため、列方向に３画素加算処理を行う。またＣＰＵ１２１は、ＲＧＢ信号を輝度Ｙ信号にするため、ベイヤー（ＲＧＢ）加算処理を行う。
【００４７】
続いてステップＳ１３０において、ＣＰＵ１２１および画像処理回路１２５は、第１焦点検出信号、第２焦点検出信号、第３焦点検出信号、および、第４焦点検出信号のそれぞれに対して、シェーディング補正処理（光学補正処理）を行う。ここで、図８を参照して、第１焦点検出信号、第２焦点検出信号、第３焦点検出信号、および、第４焦点検出信号の瞳ずれによるシェーディングについて説明する。図８は、第１焦点検出信号、第２焦点検出信号、第３焦点検出信号、および、第４焦点検出信号の瞳ずれによるシェーディングの説明図である。具体的には、図８は、撮像素子１０７の周辺像高における副画素２０１〜２０４（第１焦点検出画素〜第４焦点検出画素）のそれぞれの瞳部分領域５０１〜５０４（第１瞳部分領域〜第４瞳部分領域）と、結像光学系の射出瞳４００との関係を示している。
【００４８】
図８（ａ）は、結像光学系の射出瞳距離Ｄｌ（射出瞳４００と撮像素子１０７の撮像面との距離）と、撮像素子１０７の設定瞳距離Ｄｓとが等しい場合を示している。この場合、瞳部分領域５０１〜５０４により、結像光学系の射出瞳４００は略均等に瞳分割される。
【００４９】
一方、図８（ｂ）にされるように、結像光学系の射出瞳距離Ｄｌが撮像素子１０７の設定瞳距離Ｄｓよりも短い場合、撮像素子１０７の周辺像高では、結像光学系の射出瞳４００と撮像素子１０７の入射瞳との間に瞳ずれが生じる。このため、結像光学系の射出瞳４００が不均一に瞳分割される。同様に、図８（ｃ）に示されるように、結像光学系の射出瞳距離Ｄｌが撮像素子１０７の設定瞳距離Ｄｓよりも長い場合、撮像素子１０７の周辺像高では、結像光学系の射出瞳４００と撮像素子１０７の入射瞳との間に瞳ずれが生じる。このため、結像光学系の射出瞳４００が不均一に瞳分割される。周辺像高で瞳分割が不均一になるのに伴い、第１焦点検出信号および第２焦点検出信号（第３焦点検出信号および第４焦点検出信号）の強度も互いに不均一となる。このため、第１焦点検出信号および第２焦点検出信号（第３焦点検出信号および第４焦点検出信号）のいずれか一方の強度が大きくなり、他方の強度が小さくなるシェーディングが生じる。
【００５０】
後述の像ずれ量をデフォーカス量へ変換するための変換係数に関しても、シェーディングと同様に、瞳分割の状態に応じてその値は変化する。このため、変換係数も像高に応じて変化する。また、図８（ａ）〜（ｃ）を見ればわかるように、シェーディングおよび変換係数は、射出瞳距離Ｄｌおよび絞り値（Ｆ値）によっても変化する。
【００５１】
図７のステップＳ１３０では、ＣＰＵ１２１は、焦点検出領域の像高、撮像レンズ（結像光学系）のＦ値、および、射出瞳距離に応じて、第１焦点検出信号の第１シェーディング補正係数（第１シェーディング補正値）を生成する。同様に、ＣＰＵ１２１は、焦点検出領域の像高、撮像レンズ（結像光学系）のＦ値、および、射出瞳距離に応じて、第２焦点検出信号の第２シェーディング補正係数（第２シェーディング補正値）を生成する。そしてＣＰＵ１２１（画像処理回路１２５）は、第１焦点検出信号に第１シェーディング補正係数を乗算し、第２焦点検出信号に第２シェーディング補正係数を乗算して、第１焦点検出信号および第２焦点検出信号のシェーディング補正処理（光学補正処理）を行う。同様に、ＣＰＵ１２１（画像処理回路１２５）は、第３焦点検出信号に第３シェーディング補正係数を乗算し、第４焦点検出信号に第４シェーディング補正係数を乗算して、第３焦点検出信号および第４焦点検出信号のシェーディング補正処理を行う。
【００５２】
位相差検出方式の焦点検出を行う際、ＣＰＵ１２１は、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号との相関（信号の一致度）に基づいて、デフォーカス量（第１デフォーカス量）を検出（算出）する。同様に、ＣＰＵ１２１は、第３焦点検出信号と第４焦点検出信号との相関（信号の一致度）に基づいて、デフォーカス量（第２デフォーカス量）を検出（算出）する。瞳ずれによるシェーディングが生じると、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号との相関（信号の一致度）、および、第３焦点検出信号と第４焦点検出信号との相関（信号の一致度）が低下する場合がある。このため本実施形態において、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号との相関および第３焦点検出信号と第４焦点検出信号との相関を改善して焦点検出性能を向上させるため、シェーディング補正処理（光学補正処理）を行うことが好ましい。
【００５３】
続いてステップＳ１４０において、ＣＰＵ１２１および画像処理回路１２５は、第１焦点検出信号、第２焦点検出信号、第３焦点検出信号、および、第４焦点検出信号に対して、フィルタ処理を行う。図９は、本実施形態におけるフィルタ処理の説明図であり、本実施形態のフィルタ処理における通過帯域例を実線で示している。本実施形態では、位相差検出方式の焦点検出により大デフォーカス状態での焦点検出を行う。このため、フィルタ処理における通過帯域は、低周波帯域を含むように構成される。必要に応じて、大デフォーカス状態から小デフォーカス状態まで焦点調節を行う際に、デフォーカス状態に応じて、焦点検出処理の際のフィルタ処理の通過帯域を、例えば図９中の一点鎖線のように調整してもよい。
【００５４】
続いてステップＳ１５０において、ＣＰＵ１２１（焦点検出手段１２１ｂ）は、フィルタ処理後の第１焦点検出信号と第２焦点検出信号とを相対的に瞳分割方向にシフトさせる第１シフト処理を行い、信号の一致度を表す第１相関量（第１評価値）を算出する。同様に、ＣＰＵ１２１（焦点検出手段１２１ｂ）は、フィルタ処理後の第３焦点検出信号と第４焦点検出信号とを相対的に瞳分割方向にシフトさせる第２シフト処理を行い、信号の一致度を表す第２相関量（第２評価値）を算出する。
【００５５】
ここで、フィルタ処理後のｋ１番目の第１焦点検出信号をＡ（ｋ１）、第２焦点検出信号をＢ（ｋ１）、フィルタ処理後のＫ２番目の第３焦点検出信号をＣ（ｋ２）、第４焦点検出信号をＤ（ｋ２）、焦点検出領域に対応する番号ｋ１、ｋ２の範囲をＷとする。また、第１シフト処理によるシフト量をｓ１、第２シフト処理によるシフト量をｓ２、シフト量ｓ１のシフト範囲をΓ１、シフト量ｓ２のシフト範囲をΓ２とする。このとき、第１相関量ＣＯＲ（ｓ１）および第２相関量ＣＯＲ（ｓ２）は、以下の式（１）、（２）のようにそれぞれ表される。
【００５６】
【数１】
0006525829.tif 000002
【００５７】
【数２】
0006525829.tif 000003
【００５８】
第１シフト量ｓ１の第１シフト処理により、ｋ１番目の第１焦点検出信号Ａ（ｋ１）と（ｋ１−ｓ１）番目の第２焦点検出信号Ｂ（ｋ１−ｓ１）とを対応させて減算し、シフト減算信号を生成する。そして、生成されたシフト減算信号の絶対値を算出し、焦点検出領域に対応する範囲Ｗ内で番号ｋ１の和を取り、第１相関量ＣＯＲ（ｓ１）を算出する。同様に、第２シフト量ｓ２の第２シフト処理により、ｋ２番目の第３焦点検出信号Ｃ（ｋ２）と（ｋ２−ｓ２）番目の第４焦点検出信号Ｂ（ｋ２−ｓ２）とを対応させて減算し、シフト減算信号を生成する。そして、生成されたシフト減算信号の絶対値を算出し、焦点検出領域に対応する範囲Ｗ内で番号ｋ２の和を取り、第２相関量ＣＯＲ（ｓ２）を算出する。なお、必要に応じて、行ごとに算出された第１相関量ＣＯＲ（ｓ１）および第２相関量（ｓ２）、シフト量ごとに、複数行に渡って加算してもよい。
【００５９】
続いてステップＳ１６０において、ＣＰＵ１２１（焦点検出手段１２１ｂ）は、第１相関量（第１評価値）に対してサブピクセル演算を行い、第１相関量が最小値となる実数値のシフト量を算出して像ずれ量ｐ１を求める。同様に、ＣＰＵ１２１（焦点検出手段１２１ｂ）は、第２相関量（第２評価値）に対してサブピクセル演算を行い、第２相関量が最小値となる実数値のシフト量を算出して像ずれ量ｐ２を求める。そしてＣＰＵ１２１は、像ずれ量ｐ１に対して、焦点検出領域の像高、撮像レンズ（結像光学系）のＦ値、および、射出瞳距離に応じた第１変換係数Ｋ１を掛けて、第１デフォーカス量Ｄｅｆ１を検出（算出）する。同様に、ＣＰＵ１２１は、像ずれ量ｐ２に対して、焦点検出領域の像高、撮像レンズ（結像光学系）のＦ値、および、射出瞳距離に応じた第２変換係数Ｋ２を掛けて、第２デフォーカス量Ｄｅｆ２を検出（算出）する。その後、ＣＰＵ１２１は、第１デフォーカス量Ｄｅｆ１および第２デフォーカス量Ｄｅｆ２を用いて、以下の式（３）で表されるように、検出デフォーカス量Ｄｅｆを算出する。
【００６０】
【数３】
0006525829.tif 000004
【００６１】
なお本実施形態において、式（３）で表されるように、第１デフォーカス量Ｄｅｆ１と第２デフォーカス量Ｄｅｆ２との平均値を用いて検出デフォーカス量Ｄｅｆを算出しているが、これに限定されるものではない。例えば、被写体の方向に応じて第１デフォーカス量Ｄｅｆ１および第２デフォーカス量Ｄｅｆ２のそれぞれの重み付けを変更して検出デフォーカス量Ｄｅｆを算出してもよい。
【００６２】
次に、シェーディング補正値および変換係数（デフォーカス量変換係数）について説明する。図８を参照して説明したように、シェーディング補正値および変換係数は、像高に応じて連続的に変化するため、像高関数として表現することができる。前述のように、シェーディング補正値は、像高に応じて変化するのに加えて、絞り値と射出瞳距離との組み合わせに応じて変化する。このため、レンズ交換式のカメラなどの撮像装置においてシェーディング補正を行う場合、全ての補正値を記憶させようとすると膨大な記憶容量が必要となる。これを解決するため、例えば、予め条件（絞り値と射出瞳距離との組み合わせ）ごとにシェーディング補正値を算出し、その近似関数を求め、近似関数の係数のみを記憶するように構成することができる。本実施形態は、このような近似関数の係数を記憶する構成について説明するが、これに限定されるものでない。
【００６３】
近似関数が３次近似式である場合、第１焦点検出信号のシェーディング補正値ＳＡ（ｘ，ｙ）および第２焦点検出信号のシェーディング補正値ＳＢ（ｘ，ｙ）は、以下の式（４）、（５）のようにそれぞれ表される。このとき、変換係数Ｋ（ｘ，ｙ）は、以下の式（６）のように表される。
【００６４】
【数４】
0006525829.tif 000005
【００６５】
【数５】
0006525829.tif 000006
【００６６】
【数６】
0006525829.tif 000007
【００６７】
式（４）において、Ｓ０Ａ、Ｓ１Ａ、Ｓ２Ａ、Ｓ３Ａ、Ｓ４Ａ、Ｓ５Ａ、Ｓ６Ａ、Ｓ７Ａ、Ｓ８Ａ、Ｓ９Ａは、それぞれ、第１焦点検出信号のシェーディング補正値（第１シェーディング補正値）を算出するための近似関数の係数である。式（５）において、Ｓ０Ｂ、Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ｂ、Ｓ３Ｂ、Ｓ４Ｂ、Ｓ５Ｂ、Ｓ６Ｂ、Ｓ７Ｂ、Ｓ８Ｂ、Ｓ９Ｂは、それぞれ、第２焦点検出信号のシェーディング補正値（第２シェーディング補正値）を算出するための近似関数の係数である。式（６）において、Ｋ０、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５、Ｋ６、Ｋ７、Ｋ８、Ｋ９は、それぞれ、変換係数を算出するための近似関数の係数である。
【００６８】
焦点検出を行う際には、補正精度が良ければ焦点検出精度も良くなるため、できる限り補正精度を向上させる必要がある。一方、補正精度を向上させるには近似次数を上げる必要があり、その結果、演算規模が増加して焦点検出時間も増大する。このように、補正精度と演算規模とはトレードオフの関係になる。そこで本実施形態では、演算規模を低減しつつ、補正精度を維持するため、所定の焦点検出方向（例えばＸ方向）の位置ｘのみに関して、第１シェーディング補正値ＳＡ（ｘ）、第２シェーディング補正値ＳＢ（ｘ）、および、変換係数Ｋ（ｘ）を算出する。このとき、第１シェーディング補正値ＳＡ（ｘ）、第２シェーディング補正値ＳＢ（ｘ）、および、変換係数Ｋ（ｘ）は、以下の式（７）、（８）、（９）のようにそれぞれ表される。
【００６９】
【数７】
0006525829.tif 000008
【００７０】
【数８】
0006525829.tif 000009
【００７１】
【数９】
0006525829.tif 000010
【００７２】
図１０は、分割領域（像高）ごとの光学補正データ（シェーディング補正値および変換係数などの光学補正値）の説明図である。図１０には、所定の焦点検出方向（本実施形態ではＸ方向）に対して垂直方向（Ｙ方向）における像高ごとに（分割領域ごとに）シェーディング補正値および変換係数を記憶させる様子が示されている。図１０において、１００１は分割領域（分割領域ブロック）である。点線の四角で囲われた領域（分割領域１００１）内では、シェーディング補正値および変換係数を焦点検出方向（Ｘ方向）の位置（ｘ）のみに依存する関数として算出し、Ｙ方向に関しては同一のシェーディング補正値および変換係数を用いる。焦点検出方向に対して垂直方向（Ｙ方向）に関しては、図１０に示されるように分割領域１００１ごとに、シェーディング補正値および変換係数を算出する。これにより、式（４）、（５）、（６）で表される２次元の３次関数と同等の補正精度を、式（７）、（８）、（９）で表される１次元の３次関数で実現することができる。その結果、乗算の回数を２０回から６回と大幅に削減でき、演算規模を低減することが可能である。また、補正値算出の演算規模が低減することにより演算時間が短縮し、焦点検出の高速化が期待できる。
【００７３】
図１１は、瞳強度分布（センサの入射角受光特性分布）の瞳ずれの説明図であり、瞳強度分布の瞳ずれがない場合とある場合の枠によるケラレの相違を示している。撮像装置の組み付けばらつきや撮像素子の製造ばらつきの影響により、瞳の重心位置は、撮像装置ごと（撮像装置の個体ごと）に異なる。これを瞳ずれという（図１１中のｄｘ）。ここで瞳の重心位置（Ａ＋Ｂ像の瞳の重心）は、基本的には、Ａ像とＢ像の瞳強度分布１１０１、１１０２がクロスしている場所であるため、本実施形態ではクロスしている場所を瞳の重心位置として説明する。
【００７４】
このため、シェーディング補正値および変換係数（第１変換係数）としては、撮像装置ごと（撮像装置の個体ごと）に瞳ずれに応じて適切な値を用いる必要がある。図１１からわかるように、瞳ずれにより、瞳のケラレ方が変わる。図１１に示されるように、結像光学系の射出瞳距離Ｄｌと撮像素子１０７の設定瞳距離Ｄｓとが互いに同じであるため、像高に応じてケラレは変化しない。一方、結像光学系の射出瞳距離Ｄｌと撮像素子１０７の設定瞳距離Ｄｓとが互いに異なる場合、像高に応じてケラレは変化する。また、絞り値によってもケラレは変化する。このため、瞳ずれによるシェーディングの変化は、瞳ずれ量、射出瞳距離Ｄｌ、設定瞳距離Ｄｓ、像高、および、絞り値に依存して決定される。これは、変換係数に関しても同様である。
【００７５】
シェーディング補正値および変換係数の瞳ずれによる影響は、Ｘ方向とＹ方向のそれぞれにおける瞳ずれ量が決定されると、予め補正関数ｆ（瞳ずれｄｐ、射出瞳距離Ｄｌ、設定瞳距離Ｄｓ、像高ｙ、および、絞り値Ｆ）を算出することにより補正可能である。図１１では、Ｘ方向のみが示されているが、瞳ずれはＹ方向でも同様に発生する。また、Ｘ方向とＹ方向とで瞳ずれ量は相関がない。このため、Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれに関して焦点検出を行うには、Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれに関するシェーディング補正値および変換係数を用意する必要がある。
【００７６】
一方、瞳ずれがある場合、瞳強度分布はシフトした形で移動する。これは、Ｘ方向およびＹ方向の両方向で共通である。瞳ずれ量を除いて、Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれに関して設計の瞳強度分布の形状が同様である場合、瞳強度分布の形状は互いに略一致する。このため、Ｘ方向およびＹ方向の瞳ずれ量Ｘｐ、Ｙｐの情報、Ｘ方向またはＹ方向のいずれか一方のシェーディング補正値、および、変換係数（第１変換係数）を用いて、他方の値を以下の式（１０）、（１１）、（１２）で表されるように求めることが可能である。式（１０）、（１１）、（１２）は、Ｙ方向の第１シェーディング補正値および第２シェーディング補正値と変換係数とを、Ｘ方向の第１シェーディング補正値および第２シェーディング補正値と変換係数とから換算して算出している。
【００７７】
【数１０】
0006525829.tif 000011
【００７８】
【数１１】
0006525829.tif 000012
【００７９】
【数１２】
0006525829.tif 000013
【００８０】
瞳の重心位置に対してＡ像とＢ像は対称形である。このため、瞳ずれ量Ｘｐ、Ｙｐの符合が互いに異なる場合、Ａ像とＢ像とを反転させて考えることにより、瞳ずれの差分値を小さくすることが可能である。瞳ずれの差分値が大きいほど、補正関数の精度が低下する。このため、瞳ずれ量Ｘｐ、Ｙｐの符合が反転した場合、Ａ像とＢ像とを反転させて瞳ずれの差分値として計算してもよい。
【００８１】
また、瞳ずれ量Ｘｐ、Ｙｐのいずれの光学補正値を基準として撮像装置に記憶させるかに関しては、優先順位に応じて変えることが好ましい。焦点検出可能な条件（デフォーカス量検出範囲や被写体条件など）を増やすことを優先させる場合、瞳ずれが小さい（瞳ずれ量Ｘｐ、Ｙｐの絶対値が小さい）方の値を記憶することが好ましい。この理由は、クロス測距（クロス焦点検出）の場合、一方の値が検出できれば焦点検出が可能であり、瞳ずれが小さい方がシェーディングの影響は小さく、焦点検出可能範囲が広いためである。逆に、焦点検出精度の安定性を優先させる場合、瞳ずれが大きい（瞳ずれ量Ｘｐ、Ｙｐの絶対値が大きい）方の値を記憶することが好ましい。この理由は、補正をして算出した補正値は多少補正精度が低下してしまうためである。このため、クロス測距できる条件を増やすことを優先させる場合、瞳ずれが大きい方を記憶することが好ましい。
【００８２】
前述のとおり、瞳ずれによる瞳強度分布の影響は、実質的には、単純に水平方向にシフトした形で表される。このため、焦点検出を行う像高に関し、瞳のずれ量分を補正することにより、Ｘ方向からＹ方向（または、Ｙ方向からＸ方向）の補正値を算出することが可能となる。したがって、Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれの瞳ずれ量と、一方向のシェーディング補正値および変換係数とを記憶すれば十分であり、二方向のシェーディング補正値および変換係数を記憶する必要はない。
【００８３】
次に、図１２を参照して、瞳ずれ情報を用いたシェーディング補正について説明する。図１２は、２次元方向におけるシェーディング補正処理を示すフローチャートであり、図７のステップＳ１３０にて説明したシェーディング補正処理に関し、瞳ずれ情報を用いて２次元方向にシェーディング補正処理を行う場合を示している。図１２の各ステップは、主に、ＣＰＵ１２１および画像処理回路１２５により実行される。
【００８４】
まずステップＳ１３０１において、ＣＰＵ１２１は、焦点検出を行う光学条件（絞り値、射出瞳距離、像高などの撮影条件）を取得する。続いてステップＳ１３０２において、ＣＰＵ１２１は、ステップＳ１３０１にて取得した光学条件に応じて、適切な第１光学補正値（第１シェーディング補正値および第１変換係数）を取得する。なお、第１変換係数は、デフォーカス量を算出する直前に取得してもよい。続いてステップＳ１３０３において、ＣＰＵ１２１（画像処理回路１２５）は、ステップＳ１３０２にて取得した第１シェーディング補正係数を用いて、第１方向（本実施形態ではＸ方向）のシェーディング補正を行う。
【００８５】
続いてステップＳ１３０４において、ＣＰＵ１２１は、第１方向と第２方向（本実施形態ではＹ方向）のそれぞれの瞳ずれ量を取得する。瞳ずれ量は、撮像装置の調整の際などに測定可能である。続いてステップＳ１３０５において、ＣＰＵ１２１は、ステップＳ１３０１にて取得した光学条件と、ステップＳ１３０４にて取得した瞳ずれ量とを用いて、適切な第２光学補正値（第２シェーディング補正係数および第２変換係数）を取得する。なお、第２変換係数は、第２デフォーカス量を算出する直前に取得してもよい。続いてステップＳ１３０６において、ＣＰＵ１２１（画像処理回路１２５）は、ステップＳ１３０５にて取得した第２シェーディング補正係数を用いて、第２方向（本実施形態ではＹ方向）のシェーディング補正を行う。
【００８６】
このように本実施形態において、制御装置（ＣＰＵ１２１）は、取得手段１２１ａおよび焦点検出手段１２１ｂを有する。取得手段１２１ａは、所定の焦点検出方向に瞳分割された瞳領域を通過した光束に対応する対の像信号に関する光学補正データ（光学補正値）を取得する。光学補正データは、第１光学補正データ（第１光学補正値）および第２光学補正データ（第２光学補正値）を含む。第１光学補正データは、第１方向（例えばＸ方向）に瞳分割された第１瞳領域を通過した第１光束に対応する対の第１像信号に関する光学補正データである。第２光学補正データは、第１方向とは異なる第２方向（例えばＹ方向）に瞳分割された第２瞳領域を通過した第２光束に対応する対の第２像信号に関する光学補正データである。ここで第１瞳領域は、例えば瞳部分領域５０１、５０３を合わせた第１領域、および、瞳部分領域５０２、５０４を合わせた第２領域である。対の第１像信号は、第１領域を通過した第１光束に対応する第１焦点検出信号および第２領域を通過した第１光束に対応する第２焦点検出信号である。第２瞳領域は、例えば瞳部分領域５０１、５０２を合わせた第３領域、および、瞳部分領域５０３、５０４を合わせた第４領域である。対の第２像信号は、第３領域を通過した第２光束に対応する第３焦点検出信号および第４領域を通過した第２光束に対応する第４焦点検出信号である。焦点検出手段１２１ｂは、対の第１像信号および第１光学補正データと、対の第２像信号および第２光学補正データと、に基づいて焦点検出を行う。
【００８７】
好ましくは、取得手段は、第１方向における第１瞳ずれ量（例えば瞳ずれ量Ｘｐ）に応じて第１光学補正データを取得する。同様に取得手段は、第２方向における第２瞳ずれ量（例えば瞳ずれ量Ｙｐ）に応じて第２光学補正データを取得する。より好ましくは、制御装置は、第１光学補正データに関する情報を記憶する記憶手段１２１ｃを有する。そして取得手段は、記憶手段から第１光学補正データを取得する。また取得手段は、第１瞳ずれ量および第２瞳ずれ量と第１光学補正データに関する情報（光学補正データテーブル）とを用いて、第２光学補正データを取得する。より好ましくは、取得手段は、第１瞳ずれ量と第２瞳ずれ量との差（例えば、Ｙｐ−Ｘｐ）に基づいて、第１光学補正データに関する情報から第２光学補正データを取得する。また好ましくは、記憶手段は、第１光学補正データに関する情報として、第１光学補正データに関する近似関数の係数データ（例えば式（７）〜（９）中の係数）を記憶している。そして近似関数は、第１方向（例えばＸ方向）における位置のみに依存する関数である（すなわち、Ｙ方向など第２方向における位置には依存しない）。また好ましくは、記憶手段は、第２方向に分割された複数の領域（分割領域１００１）ごとに、近似関数の係数データを記憶している。
【００８８】
好ましくは、第１光学補正データおよび第２光学補正データは、第１光束および第２光束を受光する撮像手段（撮像素子１０７）の入射角受光特性に応じて変化する。また好ましくは、第１光学補正データおよび第２光学補正データはそれぞれ、像高およびＦ値に応じて変化する。また好ましくは、焦点検出手段は、対の第１像信号と第１光学補正データとに基づいて第１デフォーカス量（Ｄｅｆ１）を算出し、対の第２像信号と第２光学補正データとに基づいて第２デフォーカス量（Ｄｅｆ２）を算出する。そして焦点検出手段は、第１デフォーカス量および第２デフォーカス量に基づいて焦点検出の際のデフォーカス量（Ｄｅｆ）を取得する。また好ましくは、第１光学補正データおよび第２光学補正データはそれぞれ、シェーディング補正値である。また好ましくは、第１光学補正データは、対の第１像信号に関する第１像ずれ量（ｐ１）を第１デフォーカス量へ変換する際に用いられる第１変換係数（Ｋ１）である。また第２光学補正データは、対の第２像信号に関する第２像ずれ量（ｐ２）を第２デフォーカス量へ変換する際に用いられる第２変換係数（Ｋ２）である。
【００８９】
（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【００９０】
本実施形態の撮像装置は、撮像素子ごとの二次元方向のばらつきを加味して光学補正値（シェーディング補正または変換係数）を算出する。このため本実施形態によれば、高精度な焦点検出が可能な制御装置、撮像装置、制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供することができる。また本実施形態によれば、データ量の増大を回避しつつ高精度な焦点検出を行うことが可能である。
【００９１】
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。
【符号の説明】
【００９２】
１２１    ＣＰＵ（制御装置）
１２１ａ  取得手段
１２１ｂ  焦点検出手段
【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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