(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系の異なる瞳領域を通過した光束をそれぞれ受光し光電変換する複数の光電変換部を有する画素部を、複数有する撮像素子と、
デフォーカス量を検出する焦点検出手段と、
前記デフォーカス量に基づいてフォーカスレンズを駆動し、焦点位置を調節する焦点調節手段と、
前記複数の光電変換部から取得した、焦点位置の異なる信号を用いて、複数のリフォーカス画像を生成する生成手段と、
前記生成手段が生成したリフォーカス画像に対応した、焦点位置を調整するための調整値を記憶する記憶手段と、を有し、
前記焦点調節手段は、前記記憶手段が記憶した前記調整値に基づいて焦点位置を調節することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記調整値はデフォーカス量の調整値であり、
前記焦点調節手段は、前記焦点検出手段が検出した前記デフォーカス量と前記調整値とに基づき、焦点調節を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記調整値は、前記焦点検出手段が検出した前記デフォーカス量と、前記記憶手段が前記調整値を記憶した前記リフォーカス画像に対応するデフォーカス量と、に基づく値である請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記調整値はフォーカスレンズの駆動量の調整値であり、
前記焦点調節手段は調整値を反映したレンズ駆動量だけフォーカスレンズを駆動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】
前記リフォーカス画像は、現在の結像面とは異なる仮想の結像面における画像に対応する画像であり、
前記複数の光電変換部は、第１の光電変換部及び第２の光電変換部であり、
前記生成手段は、前記第１の光電変換部から取得した信号と、前記第１の光電変換部を有する画素部とは異なる画素部の第２の光電変換部から取得した信号とを加算した信号に対応する信号を複数用いて前記リフォーカス画像を生成することを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記生成手段は焦点位置の異なる複数のリフォーカス画像を生成し、
前記焦点調節手段は、前記複数のリフォーカス画像のうちユーザーが選択した画像に対応する調整値に基づいて焦点位置を調節することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記生成手段が生成したリフォーカス画像を表示する表示手段を有し、
前記焦点調節手段は、前記表示手段が表示するリフォーカス画像のうち、ユーザーが選択したリフォーカス画像に対応する調整値に基づいて焦点位置を調節することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記生成手段が生成した複数のリフォーカス画像のうち、ユーザーが複数のリフォーカス画像が選択した場合には、複数のリフォーカス画像の焦点位置の範囲内で前記生成手段が、再度、複数のリフォーカス画像を生成することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記焦点検出手段は、前記第１の光電変換部及び第２の光電変換部から取得した信号を用いて、デフォーカス量を検出することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項１０】
ラインセンサを有するＡＦ用素子を有し、
前記焦点検出手段は、前記ＡＦ用素子から取得した信号を用いてデフォーカス量を検出することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
光学系の異なる瞳領域を通過した光束をそれぞれ受光し光電変換する複数の光電変換部を有する画素部を、複数有する撮像装置の制御方法において、
デフォーカス量を検出する焦点検出ステップと、
前記デフォーカス量に基づいてフォーカスレンズを駆動し、焦点位置を調節する焦点調節ステップと、
前記複数の光電変換部から取得した、焦点位置の異なる信号を用いて、複数のリフォーカス画像を生成する生成ステップと、
前記生成ステップにおいて生成したリフォーカス画像に対応した、焦点位置を調整するための調整値を記憶する記憶ステップと、
前記調整値を用いて前記デフォーカス量を調整する調整ステップと、を有し、
前記焦点調節ステップでは、前記記憶ステップで記憶した前記調整値に基づいて焦点位置を調節することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の制御方法における各ステップをコンピュータによって実行させるためのプログラム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のプログラムをコンピュータで読み取ることができるように記憶する記憶媒体。
【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。更に詳しくは、撮像装置における焦点調節に関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーザーが任意で、焦点位置を調整するための技術が知られている。例えば特許文献１では、撮影レンズを駆動して焦点位置を異ならせた複数の画像を取得し、ユーザーが複数の画像のうち、好みの焦点状態となるような焦点位置で撮影された画像を選択する。特許文献１のカメラでは、ユーザーによって選択された画像に対応した焦点調節のための調整値をＥＥＰＲＯＭが記憶する。記憶した調整値を次回以降の焦点調節に反映し、調整値を反映する前のピントとは異なるピント状態を維持することができるため、ユーザーが毎度自ら調整を行う手間を省くことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−４８３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のように、特許文献１では、焦点位置の調整のために、焦点位置を異ならせた連続撮影を行う必要がある。連続撮影では、取得できる最初と最後の画像では時間差が発生してしまう。時間差が生じてしまうと、例えば被写体が動いてしまった場合に、取得する複数の画像で被写体の位置が一致しない。このような場合、被写体が静止被写体である場合と比較して、複数の画像間の焦点位置の違いがわかりにくい。
【０００５】
そこで、複数の画像間の焦点状態の違いを比較しやすい撮像装置を提供することを目的とする。また、このような撮像装置における制御方法、そのプログラム及び記憶媒体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】
【０００６】
本発明は、光学系の異なる瞳領域を通過した光束をそれぞれ受光し光電変換する複数の光電変換部を有する画素部を、複数有する撮像素子と、デフォーカス量を検出する焦点検出手段と、前記デフォーカス量に基づいてフォーカスレンズを駆動し、焦点位置を調節する焦点調節手段と、前記複数の光電変換部から取得した、焦点位置の異なる信号を用いて、複数のリフォーカス画像を生成する生成手段と、前記生成手段が生成したリフォーカス画像に対応した、焦点位置を調整するための調整値を記憶する記憶手段と、を有し、前記焦点調節手段は、前記記憶手段が記憶した前記調整値に基づいて焦点位置を調節するよう構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、従来技術と比較して、複数の画像間の焦点状態の違いを比較しやすい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】デジタルカメラ（撮像装置）のブロック図。
【図２】画素部の配列を示す図。
【図３】第１焦点検出信号と第２焦点検出信号のデフォーカス量と像ずれ量との関係図。
【図４】本実施例における焦点検出領域の説明図。
【図５】本実施例における第１焦点検出の処理を示すフローチャート。
【図６】本実施例における第１焦点検出信号と第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。
【図７】本実施例におけるフィルター周波数帯域の一例を示す図。
【図８】本実施例における第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の一例を示す図。
【図９】フォーカスレンズが、ピントが合う位置にある場合の第１フィルター処理後の第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の一例を示す図。
【図１０】本実施例における実施例１における第１検出デフォーカス量と第２検出デフォーカス量の一例を示す図。
【図１１】本実施例におけるベストピント調整値の説明図。
【図１２】本実施例におけるリフォーカス画像生成処理の説明図。
【図１３】本実施例におけるリフォーカス可能範囲の説明図。
【図１４】実施例１の焦点位置調整値設定を示すフローチャート。
【図１５】実施例２の焦点位置調整値設定を示すフローチャート。
【図１６】実施例３のＥＥＰＲＯＭのデータ構造を示す図。
【図１７】第２焦点検出の処理を示すフローチャート。
【図１８】実施例３の焦点位置調整値設定を示すフローチャート。
【図１９】実施例３の焦点位置調整値設定（記録画像を複数生成する場合）を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本発明を適用した実施例を説明する。なお、以下の実施例は本発明を適用した形態の一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で適宜変更することが可能である。
【００１０】
［実施例１］
図１は、本実施例のデジタルカメラ（撮像装置）のブロック図である。本実施例のデジタルカメラは交換レンズ式一眼レフカメラであり、レンズユニット１００はカメラ本体１２０に対して着脱可能である。レンズユニット１００は図中央の点線で示されるマウントＭを介して、カメラ本体１２０と接続される。
【００１１】
［レンズユニットの構成］
レンズユニット１００は、第１のレンズ群１０１、第２のレンズ群１０２、第３のレンズ群１０３、及び駆動／制御系を有する。このようにレンズユニット１００は、フォーカスレンズ１０３を含むと共に、被写体の像を形成するレンズユニットを有する。
【００１２】
第１レンズ群１０１は、レンズユニット１００の先端に配置され、光軸方向ＯＡに進退可能に保持される。
【００１３】
第２レンズ群１０２は、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）を実現することができる。
【００１４】
第３レンズ群（以下、フォーカスレンズ）１０３は、光軸方向の進退により焦点調節を行う。
【００１５】
［レンズユニットの駆動／制御系］
駆動／制御系は、フォーカスアクチュエータ１１０、フォーカス駆動回路１１１、レンズＭＰＵ１１２、レンズメモリ１１３、ズームアクチュエータ１１４、ズーム駆動回路１１５を有する。
【００１６】
フォーカスアクチュエータ１１０は、フォーカスレンズ１０３を光軸方向ＯＡに進退駆動して焦点調節を行う。フォーカスアクチュエータ１１０は、フォーカスレンズ１０３の現在位置を検出する位置検出部としての機能が備わっている。
【００１７】
フォーカス駆動回路１１１は、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ１１０を駆動制御し、フォーカスレンズ１０３を光軸方向ＯＡに進退駆動して焦点調節を行う。
【００１８】
ズームアクチュエータ１１４は、不図示のカム筒を回動することで、第１レンズ群１０１ないし第２レンズ群１０２を光軸方向に進退駆動し、変倍操作を行う。
【００１９】
レンズＭＰＵ１１２は、レンズユニットに関わる全ての演算、制御を行い、フォーカス駆動回路１１１、レンズメモリ１１３を制御する。また、レンズＭＰＵ１１２は、現在のレンズ位置を検出し、カメラＭＰＵ１２４からの要求に対してレンズ位置情報を通知する。レンズメモリ１１３には自動焦点調節に必要な光学情報を記憶する。
【００２０】
［カメラ本体１２０の構成］
カメラ本体１２０は、光学的ローパスフィルタ１２１、撮像素子１２２、駆動／制御系を有する。
【００２１】
光学的ローパスフィルタ１２１と撮像素子１２２は、レンズユニット１００からの光束によって被写体像を形成する撮像光学系として機能する。光学的ローパスフィルタ１２１は、画像の偽色やモアレを軽減する。
【００２２】
撮像素子１２２はＣＭＯＳセンサとその周辺回路で構成され、横方向ｍ画素、縦方向ｎ画素の受光ピクセル上に１つの光電変換素子が配置される。撮像素子１２２は、全画素独立出力が可能なように構成されている。また、一部または全部の画素が焦点検出用画素となっており、撮像面における位相差検出方式の焦点検出（撮像面位相差ＡＦ）が可能になっている。
【００２３】
［カメラ本体の駆動／制御系］
駆動／制御系は、撮像素子駆動回路１２３、カメラＭＰＵ１２４、画像処理回路１２５、撮像面位相差焦点検出部１２６、表示部１２７、操作スイッチ（ＳＷ）群１２８、メモリ１２９を有する。
【００２４】
撮像素子駆動回路１２３は、撮像素子１２２の動作を制御するとともに、取得した記録画像信号及び焦点検出信号をＡ／Ｄ変換してカメラＭＰＵ１２４に送信する。
【００２５】
画像処理回路１２５は、撮像素子１２２が取得した画像のγ変換、カラー補間、ＪＰＥＧ圧縮などを行う。
【００２６】
また、画像処理回路１２５（生成手段）は、撮像素子１２２によって取得した記録画像信号から、任意に焦点位置を変更したリフォーカス画像を生成することができる。リフォーカス画像は、現在の結像面とは異なる仮想の結像面における画像に対応する画像である。リフォーカス画像の生成についての詳細は後述する。
【００２７】
カメラＭＰＵ（制御部、プロセッサ）１２４は、カメラ本体１２０に係る全ての演算、制御を行う。カメラＭＰＵ１２４は、撮像素子駆動回路１２３、画像処理回路１２５、撮像面位相差焦点検出部１２６、表示部１２７、操作ＳＷ１２８、メモリ１２９を制御する。
【００２８】
カメラＭＰＵ１２４はマウントＭの信号線を介してレンズＭＰＵ１１２と接続され、レンズＭＰＵ１１２に対してレンズ位置の取得や所定の駆動量でのレンズ駆動要求を発行したり、レンズユニット１００に固有の光学情報を取得したりする。このため、カメラＭＰＵ１２４は、像倍率変化が大きいレンズが装着された場合に、レンズＭＰＵ１１２からその情報を取得することができる。カメラＭＰＵ１２４には、焦点検出時に用いる調整値を含む諸パラメータを記憶するＥＥＰＲＯＭ１２４ａ、変数を記憶するＲＡＭ１２４ｂ、カメラ動作を制御するプログラムを格納するＲＯＭ１２４ｃが内蔵されている。
【００２９】
撮像面位相差焦点検出部１２６は、撮像素子１２２の画素部が有する複数の光電変換部で取得した像信号により撮像面位相差方式での第１焦点検出処理を行う。撮像面位相差ＡＦについての詳細は後述する。
【００３０】
表示部１２７はＬＣＤなどから構成され、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、焦点検出時の焦点状態の表示画像などを表示する。
【００３１】
操作ＳＷ群１２８は、電源スイッチ、レリーズ（撮像トリガ）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。メモリ１２９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。
【００３２】
デフォーカス検出ユニット１３４は、ＡＦに用いるための信号の取得のために、受光した光を光電変換し電気信号を取得するラインセンサを有し、不図示の焦点検出光学系によって導かれた被写体像を光電変換し、電位変化として出力させる。ミラー駆動ユニット１３３は、撮影開始時にメインミラー１３１およびサブミラー１３２からなるクイックリターンミラーを退避させ、撮影完了時には復帰させる。なお、本実施例のように、撮像面における位相差検出方式の焦点検出（撮像面位相差ＡＦ）を行う撮像素子を有する場合には、デフォーカス検出ユニット１３４を省略することもできる。
【００３３】
［撮像面位相差ＡＦの構成］
撮像素子１２２は、被写体の像を形成するレンズユニットの射出瞳の全域を通る光を各々が受光して被写体の像を生成する画素部を複数有する。各画素部は、各々がレンズユニットの射出瞳の一部の領域を通る光を受光する複数の光電変換部を有する。なお、実施例１では各画素部は第１の光電変換部と第２の光電変換部を有する例を示すが、各画素部の有する光電変換部は２つより多くても良い。
【００３４】
図２は、本実施形の２次元ＣＭＯＳセンサー（撮像素子）の画素部の配列を４列×４行の範囲で、光電変換部の配列を８列×４行の範囲で示したものである。
【００３５】
画素群２００は２行×２列の画素部からなり、Ｒ（赤）の分光感度を有する画素部２００Ｒが左上に、Ｇ（緑）の分光感度を有する画素部２００Ｇが右上と左下に、Ｂ（青）の分光感度を有する画素部２００Ｂが右下に配置されている。さらに、各画素部は２列×１行に配列された第１の光電変換部２０１と第２の光電変換部２０２により構成されている。
【００３６】
図２に示した４列×４行の画素（８列×４行の焦点検出画素）を面上に多数配置し、撮像画像及び焦点検出信号の取得が可能である。
【００３７】
本実施形は、瞳領域が水平方向に２つに瞳分割されている場合について説明するが、垂直方向に瞳分割を行っても良い。
【００３８】
本実施形では、撮像素子１２２の各画素の第１の光電変換部２０１の受光信号を集めて第１焦点検出信号を生成し、各画素の第２の光電変換部２０２の受光信号を集めて第２焦点検出信号を生成して焦点検出を行う。また、撮像素子１２２の各画素部に、第１の光電変換部２０１と第２の光電変換部２０２の信号を加算することで、記録画像信号を生成する。
【００３９】
なお、前述した例では第１の光電変換部と第２の光電変換部を備えて構成された画素部が複数配列されているが、本発明はこれに限られるものではない。記録画像信号を取得するための画素部と、焦点検出信号を取得するための画素部とを個別の画素部とすることもできる。この場合、例えば、記録画像信号を取得するための画素部の配列の一部に、焦点検出信号を取得するための画素部を部分的に配置する構成としても良い。
【００４０】
以下に、本実施形の撮像素子１２２により取得される第１焦点検出信号と第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３は、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号のデフォーカス量と第１焦点検出信号と第２焦点検出信号間の像ずれ量の関係図である。撮像面３２０に本実施形の撮像素子１２２が配置され、結像光学系の射出瞳が、第１瞳部分領域３１１と第２瞳部分領域３１２に２分割される。
【００４１】
デフォーカス量ｄは、被写体の結像位置から撮像面までの距離を大きさ｜ｄ｜、被写体の結像位置が撮像面より被写体側にある前ピン状態を負符号（ｄ＜０）、被写体の結像位置が撮像面より被写体の反対側にある後ピン状態を正符号（ｄ＞０）として定義する。被写体の結像位置が撮像面、すなわち合焦するときの焦点状態ではｄ＝０である。図３で、被写体３０１は焦点状態（ｄ＝０）の例を示しており、被写体３０２は前ピン状態（ｄ＜０）の例を示している。前ピン状態（ｄ＜０）と後ピン状態（ｄ＞０）を合わせて、デフォーカス状態（｜ｄ｜＞０）とする。
【００４２】
前ピン状態（ｄ＜０）では、被写体３０２からの光束のうち、第１瞳部分領域３１１（第２瞳部分領域３１２）を通過した光束は、一度、集光した後、光束の重心位置Ｇ１（Ｇ２）を中心として幅Γ１（Γ２）に広がり、撮像面３２０でボケた像となる。ボケた像は、撮像素子１２２に配列された各画素を構成する第１の光電変換部２０１（第２の光電変換部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。よって、第１焦点検出信号（第２焦点検出信号）は、撮像面３２０上の重心位置Ｇ１（Ｇ２）に、被写体３０２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、比例して増加していく。同様に、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号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、比例して増加していく。後ピン状態（ｄ＞０）でも、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号間の被写体像の像ずれ方向が前ピン状態と反対となるが、同様である。
【００４３】
このように、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号、もしくは、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号を加算した記録画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焦点検出信号間の像ずれ量の大きさが増加する。
【００４４】
本実施形では、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号のデフォーカス量と像ずれ量の関係性を用いて、撮像面における位相差方式を用いた第１焦点検出（後述）を行う。
【００４５】
［焦点検出領域］
まず、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号を取得する撮像素子１２２上の領域である焦点検出領域について説明する。図４は、撮像素子１２２の有効画素領域４００における焦点検出領域と、焦点検出時に表示部１２７に表示される焦点検出領域を示す指標を重ねて示したものである。本実施形では、焦点検出領域を行方向に３つ、列方向に３つの、計９個有する。行方向にｎ番目、列方向にｍ番目の焦点検出領域をＡ（ｎ、ｍ）と表し、この領域内の第１の光電変換部２０１と第２の光電変換部２０２の信号を用いて、後述する第１焦点検出を行う。また、同様に行方向にｎ番目、列方向にｍ番目の焦点検出領域の指標をＩ（ｎ、ｍ）と表す。
【００４６】
なお、本実施形では、行方向に３つ、列方向に３つの焦点検出領域を設定した例を示している。しかしながら、焦点検出領域の数、位置、サイズを適宜設定してもよい。例えば、上述した撮像素子１２２のように有効画素領域４００のどの画素からも第１焦点検出信号及び第２焦点検出信号が得られる撮像素子において、撮影者の指定した領域を中心に、所定の範囲を焦点検出領域として設定してもよい。
【００４７】
［第１焦点検出］
以下、本実施例１における撮像面位相差方式の第１焦点検出について説明する。撮像面位相差方式の第１焦点検出では、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号を相対的にシフトさせて信号の一致度を表す相関量（以下、第１評価値）を計算し、相関（信号の一致度）が良くなるシフト量から像ずれ量を検出する。記録画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焦点検出信号間の像ずれ量の大きさが増加する関係性から、像ずれ量を第１検出デフォーカス量に変換して焦点検出を行う。
【００４８】
図５に、実施例１における第１焦点検出の処理の流れの図を示す。なお、図５の処理は、実施例１における焦点検出信号生成手段、第１焦点検出手段である撮像素子１２２、撮像面位相差焦点検出部１２６と、カメラＭＰＵ１２４によって実行される。
【００４９】
Ｓ５１０で、撮像素子１２２の有効画素領域４００に焦点検出領域を設定する。焦点検出信号生成手段により、焦点検出領域内の第１の光電変換部２０１の受光信号から第１焦点検出信号（Ａ像信号）を生成し、焦点検出領域内の第２の光電変換部２０２の受光信号から第２焦点検出信号（Ｂ像信号）を生成する。
【００５０】
Ｓ５２０で、第１焦点検出信号（Ａ像信号）と第２焦点検出信号（Ｂ像信号）に対して、それぞれ、信号データ量を抑制するために列方向に３画素加算処理を行い、さらに、ＲＧＢ信号を輝度Ｙ信号にするためにベイヤー（ＲＧＢ）加算処理を行う。これら２つの加算処理を合わせて第１画素加算処理とする。
【００５１】
Ｓ５３０では、第１画素加算処理した第１焦点検出信号と第２焦点検出信号に、それぞれ、シェーディング補正処理（光学補正処理）を行う。以下、第１焦点検出信号と第２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６に、撮像素子１２２の周辺像高における第１の光電変換部２０１の第１瞳部分領域６０１、第２の光電変換部２０２の第２瞳部分領域６０２、および結像光学系の射出瞳６００の関係を示す。
【００５２】
図６（ａ）は、結像光学系の射出瞳距離Ｄｌと撮像素子１２２の設定瞳距離Ｄｓが同じ場合である。この場合は、第１瞳部分領域６０１と第２瞳部分領域６０２により、結像光学系の射出瞳６００が、概ね、均等に瞳分割される。
【００５３】
これに対して、図６（ｂ）に示した結像光学系の射出瞳距離Ｄｌが撮像素子１２２の設定瞳距離Ｄｓより短い場合、撮像素子１２２の周辺像高では、結像光学系の射出瞳と撮像素子１２２の入射瞳の瞳ずれを生じる。そのため、結像光学系の射出瞳６００が、不均一に瞳分割されてしまう。同様に、図９（ｃ）に示した結像光学系の射出瞳距離Ｄｌが撮像素子の設定瞳距離Ｄｓより長い場合、撮像素子１２２の周辺像高では、結像光学系の射出瞳と撮像素子１２２の入射瞳の瞳ずれを生じ、結像光学系の射出瞳６００が、不均一に瞳分割されてしまう。周辺像高で瞳分割が不均一になるのに伴い、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の強度も不均一になり、第１焦点検出信号と第２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。
【００５４】
そこで、Ｓ５３０では、まず、焦点検出領域の像高と、レンズユニット（結像光学系）のＦ値と、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と、第２焦点検出信号の第２シェーディング補正係数をそれぞれ生成する。そして、第１シェーディング補正係数を第１焦点検出信号に乗算し、第２シェーディング補正係数を第２焦点検出信号に乗算して、第１焦点検出信号と第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。
【００５５】
撮像面位相差方式の第１焦点検出では、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の相関（信号の一致度）を基に、第１検出デフォーカス量の検出を行う。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焦点検出信号の相関が低下する場合がある。よって、撮像面位相差方式の第１焦点検出では、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の相関を改善し、焦点検出性能を良好とするために、シェーディング補正処理を行うことが望ましい。
【００５６】
Ｓ５４０では、シェーディング補正処理した第１焦点検出信号と第２焦点検出信号に、第１フィルター処理を行う。実施例１の第１フィルター処理の通過帯域例を、図７の実線７０１で示す。実施例１では、撮像面位相差方式の第１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ため、第１フィルター処理の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、第１焦点検出時の第１フィルター処理の通過帯域を、図７の１点鎖線のように、より高周波帯域に調整しても良い。
【００５７】
次に、Ｓ５５０では、第１フィルター処理後の第１焦点検出信号と第２焦点検出信号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相関量（第１評価値）を算出する。
【００５８】
第１フィルター処理後のｋ番目の第１焦点検出信号をＡ（ｋ）、第２焦点検出信号をＢ（ｋ）、焦点検出領域に対応する番号ｋの範囲をＷとする。さらに、第１シフト処理によるシフト量をｓ１、シフト量ｓ１のシフト範囲をΓ１とすると、相関量（第１評価値）ＣＯＲは、式（１）により算出される。
【００５９】
【数１】
0006611559.tif 000002
【００６０】
シフト量ｓ１の第１シフト処理により、ｋ番目の第１焦点検出信号Ａ（ｋ）とｋ−ｓ１番目の第２焦点検出信号Ｂ（ｋ−ｓ１）を対応させ減算し、シフト減算信号を生成する。生成されたシフト減算信号の絶対値を計算し、焦点検出領域に対応する範囲Ｗ内で番号ｋの和を取り、相関量（第１評価値）ＣＯＲ（ｓ１）を算出する。必要に応じて、各行毎に算出された相関量（第１評価値）を、各シフト量毎に、複数行に渡って加算しても良い。
【００６１】
Ｓ５６０では、相関量（第１評価値）から、サブピクセル演算により、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とする。そして、算出した像ずれ量ｐ１に、焦点検出領域の像高と、レンズユニット（結像光学系）のＦ値、射出瞳距離に応じた第１変換係数Ｋ１をかけて、第１検出デフォーカス量（Ｄｅｆ１）を検出する。
【００６２】
ここで、第１変換係数Ｋ１について説明する。図６（ｂ）および（ｃ）のように、周辺像高で瞳分割が不均一になるのに伴い、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の強度も不均一になり、第１焦点検出信号と第２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。また、撮像素子の設定瞳距離Ｄｓより射出瞳距離Ｄｌが長い（あるいは短い）場合、撮像素子の周辺像高では、結像光学系の射出瞳と撮像素子の入射瞳の瞳ずれを生じ、結像光学系の射出瞳６００が、不均一に瞳分割されてしまうため。このことから、前述と同様に第１焦点検出信号と第２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。なお、Ｆ値によっても射出瞳６００の大きさが変化するため、Ｆ値によっても結像光学系の射出瞳６００の、瞳分割が不均一になる。瞳分割が不均一になることにより、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の重心距離が変化するため、デフォーカスの変換係数である第１変換係数Ｋ１が変化する。よって、第１変換係数Ｋ１は、射出瞳距離Ｄｌ、像高、Ｆ値によって変化する係数である。この第１変換係数Ｋ１は、その時々の射出瞳距離Ｄｌ、像高、Ｆ値から計算されてもよいし、射出瞳距離Ｄｌ、像高、Ｆ値を用いたテーブルによって求められる係数としてもよい。
【００６３】
本実施形の撮像素子１２２では、第１の光電変換部及び第２の光電変換部が受光する光束と、画素部全体として受光する光束が異なり、結像光学系の各収差（球面収差、非点収差、コマ収差など）の焦点検出画素への影響と記録画像信号への影響とが異なる。結像光学系の絞り値が小さく、開口が大きい（被写体が暗い）と差異がより大きくなる。そのため、結像光学系の絞り値が小さく、開口が大きい時に、撮像面位相差方式の第１焦点検出により算出される検出デフォーカス量と、例えば、記録画像信号のＭＴＦピーク位置等に基づくデフォーカス量との間に差が生じる場合がある。特に、結像光学系の絞り値が所定絞り値以下の場合に、撮像面位相差方式の第１焦点検出の焦点検出精度が低下する場合がある。
【００６４】
図８は、フォーカスレンズ１０３が、ピントが合う位置にある場合の、実施例１の撮像素子１０７の周辺像高における第１焦点検出信号（破線）と第２焦点検出信号（実線）の例を示す。ここではフォーカスレンズ１０３はピントが合う位置にあるが、結像光学系の各収差の影響により、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の信号形状が異なる例を示している。図９は、同じくフォーカスレンズ１０３が、ピントが合う位置にある場合の、シェーディング補正処理および第１フィルター処理後の周辺像高における第１焦点検出信号（破線）と第２焦点検出信号（実線）を示す。フォーカスレンズ１０３が、ピントが合う位置にあるが、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号間の像ずれ量ｐ１が０ではない。これにより、撮像面位相差方式の第１焦点検出により算出されるデフォーカス量と、ＭＴＦピーク位置等に基づくデフォーカス量との間には差が生じる。
【００６５】
図１０は、実施例１における撮像面位相差方式の第１焦点検出により得られた第１検出デフォーカス量（破線）の例を示す。横軸は、前述したような差がない理想的な状況において、デフォーカス量０［ｍｍ］とした設定デフォーカス量である。縦軸は撮像面位相差方式の焦点検出により実際に得られる検出デフォーカス量である。なお、図８に示した第１焦点検出信号と第２焦点検出信号は、図１０の設定デフォーカス量０［ｍｍ］における第１焦点検出信号と第２焦点検出信号である。検出デフォーカス量と設定デフォーカス量に誤差がなければ、２点鎖点で示すような直線が描かれる。設定デフォーカス量０［ｍｍ］である場合、第１検出デフォーカス量が後ピン側に約５０ｕｍオフセットしていることから、合焦するデフォーカス量と第１焦点検出により算出される検出デフォーカス量との間に約５０ｕｍの差異が生じていることが分かる。
【００６６】
このため、本実施例では、結像光学系の状態に合わせたデフォーカス量の補正（以下、ベストピント補正と称する）（Ｓ１４１２）を行う。詳細は後述する。
【００６７】
［リフォーカス画像の生成処理］
本実施例においては、記録画像に含まれる第１の光電変換部２０１と第２の光電変換部２０２の信号を用いて、リフォーカス画像を生成する。リフォーカス画像とは、前述の通り、現在の結像面とは異なる仮想の結像面における画像に対応する画像である。すなわち、リフォーカス画像とは、フォーカスレンズ１０３が異なる位置にあったと仮定した場合に、取得することができる画像に対応する画像である。このような画像を生成することを、以下、リフォーカスと称する。
【００６８】
リフォーカスを行うためには、仮想の結像面での画素配置に従って、第１の光電変換部２０１から取得した信号と第２の光電変換部から取得した信号を、画像処理回路１２５（生成手段）が相対的にシフトして加算する。以下、リフォーカス画像を生成するための処理について詳しく説明する。
【００６９】
図１２ではｉを整数として、撮像面１２１０に配置された撮像素子１２２の、列方向ｉ番目の画素部が有する第１の光電変換部２０１が取得する信号をＡｉ、同じ画素部が有する第２の光電変換部２０２が取得する信号をＢｉとして模式的に表す。
【００７０】
信号Ａｉと信号Ｂｉは、光強度分布情報だけでなく、入射角度情報も有する。よって、信号Ａｉを角度θａに沿って仮想結像面１２２０まで平行移動させ、信号Ｂｉを角度θｂに沿って仮想結像面１２２０まで平行移動させ、それぞれ対応する信号と加算する。これにより、仮想結像面１２２０でのリフォーカス画像を生成するためのリフォーカス信号を生成することができる。信号Ａｉを角度θａに沿って仮想結像面１２２０まで平行移動させることは、列方向に＋０．５画素シフトすることに対応する。また、信号Ｂｉを角度θｂに沿って仮想結像面１２２０まで平行移動させることは、列方向に−０．５画素シフトすることに対応する。従って、信号Ａｉと信号Ｂｉを相対的に＋１画素シフトさせ、ＡｉとＢｉ＋１を対応させて加算することで、仮想結像面１２２０でのリフォーカス信号を生成できる。同様に、信号Ａｉと信号Ｂｉを整数画素分シフトさせて加算することで、整数シフト量に応じた、各仮想結像面でのシフト加算信号（リフォーカス信号）を生成できる。以上のようなリフォーカス信号を複数用いることで、リフォーカス画像を生成することができる。
【００７１】
［リフォーカス可能な範囲］
ただし、リフォーカス可能範囲には限界がある。実施例１におけるリフォーカス可能範囲の説明図を図１３に示す。許容錯乱円をδとし、結像光学系の絞り値をＦとすると、絞り値Ｆでの被写界深度は±Ｆδである。これに対して、ＮＨ×ＮＶ（２×１）分割されて狭くなった瞳部分領域１３１１（または１３１２）の水平方向の実効絞り値Ｆ０１（またはＦ０２）は、Ｆ０１＝ＮＨＦと暗くなる。第１焦点検出信号（または第２焦点検出信号）毎の実効的な被写界深度は±ＮＨＦδとＮＨ倍深くなり、合焦範囲がＮＨ倍に広がる。実効的な被写界深度±ＮＨＦδの範囲内では、第１焦点検出信号（または第２焦点検出信号）毎に合焦した被写体像が取得されている。よって、図１２に示した主光線角度θａ（またはθｂ）に沿って第１焦点検出信号（または第２焦点検出信号）を平行移動するリフォーカス処理により、撮影後に、焦点位置を再調整（リフォーカス）することができる。よって、撮影後にリフォーカスできる撮像面からのデフォーカス量ｄは限定されており、デフォーカス量ｄのリフォーカス可能範囲は、概ね、式（２）の範囲である。
【００７２】
【数２】
0006611559.tif 000003
【００７３】
許容錯乱円δは、δ＝２ΔＸ（画素周期ΔＸのナイキスト周波数１／（２ΔＸ）の逆数）などで規定される。
【００７４】
リフォーカスの原理については、特開２０１４−６４２１４の［リフォーカス画像の生成処理］の項目が詳しい。
【００７５】
［焦点位置調整値設定］
本実施形のデジタルカメラ１２０は、ユーザーが焦点状態を好みの状態に調整した場合に、その状態に対応した調整値をＥＥＰＲＯＭ１２４ａ（記憶手段）が記憶する。そして、以後の撮影時に伴う焦点調節時には、この調整値が反映されるようにＡＦ動作を制御することが可能である。
【００７６】
図１４を参照して、カメラＭＰＵ１２４が実行する焦点位置を調整する調整値を設定の動作について説明する。図１４において、Ｓはステップの略である。
【００７７】
図１４は、カメラＭＰＵ１２４が実行する、デジタルカメラ１２０の焦点位置調整値の設定の動作のフローチャートであり、ＲＯＭ１２４ｃに格納されている。
【００７８】
［焦点検出（第１焦点検出）］
カメラＭＰＵ１２４は、ユーザーがＳＷ１２８を操作することにより、ＡＦ操作を行ったかどうかを判定する（Ｓ１４１０）。ＡＦ操作が行われないまま、所定時間が経過するか、ＳＷ１２８の操作によって焦点位置調整値設定を中止する操作を行われた場合は、カメラＭＰＵ１２４は焦点位置調整値設定を終了する（Ｓ１４９０）。一方でＡＦ操作が行われると、カメラＭＰＵ１２４は、撮像素子駆動回路１２３から第１焦点検出信号と第２焦点検出信号を読み出す。撮像面位相差焦点検出部１２６（焦点検出手段）は、読み出した２つの信号を用いて相関演算を行うことにより、相対変位量を計算する。更に撮像面位相差焦点検出部１２６は、第１変換係数Ｋ１を掛けることでデフォーカス量へ変換する第１焦点検出（前述）を行う（Ｓ１４１１）。
【００７９】
［ベストピント補正］
次いで、第１焦点検出により算出されたデフォーカス量に対し、前述のベストピント補正（結像光学系の状態に合わせたデフォーカス量の補正）を行う（Ｓ１４１２）。以下、ベストピント補正について説明する。なお、ベストピント補正によってより正確なデフォーカス量を得ることができるものの、カメラＭＰＵ１２４の処理負荷の軽減を優先し、ベストピント補正を省略しても良い。
【００８０】
図１１は、ＥＥＰＲＯＭ１２４ａに格納されている、ベストピント補正値の例を示している。図１１は、図４の焦点検出領域Ａ（２、２）に対応したベストピント補正値を示している。同様に、他の８個の焦点検出領域についてもベストピント補正値を記憶する。但し、結像光学系の光軸に対して対称な焦点検出領域については、設計上のベストピント補正値は等しくなる。従って、９つの焦点検出領域に対して、４つのベストピント補正値のテーブルを記憶していればよい。
【００８１】
図１１において、結像光学系のズーム位置とフォーカス位置を８つのゾーンに分割し、その分割ゾーンごとにベストピント補正値ＢＰ１１１〜ＢＰ１８８を備える構成とする。従って、結像光学系の第２レンズ群１０２、第１レンズ群１０１の位置に応じて精度の高いベストピント補正値を得られる構成となっている。
【００８２】
なお、実施例１では、ベストピント補正値を図１１のように焦点検出領域ごとにテーブルデータを記憶するようにしたが、ベストピント補正値の記憶方法については、これに限らない。例えば、撮像素子と結像光学系の光軸の交点を原点とし撮像装置の水平方向、垂直方向をＸ軸、Ｙ軸とした座標を設定し、焦点検出領域の中心座標における補正値をＸとＹの関数で求めてもよい。この場合、ベストピント補正値として記憶するべき情報量を削減することができる。
【００８３】
［合焦駆動〜撮影（Ｓ１４１３〜Ｓ１４１５）］
カメラＭＰＵ１２４は、フォーカスアクチュエータ１１０（焦点調節手段）が、ベストピント補正によって補正されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ１０３を駆動して合焦のための駆動を行うよう制御する（Ｓ１４１３）。
【００８４】
合焦駆動によりＡＦ動作が完了すると、カメラＭＰＵ１２４は、被写体へのＡＦ動作が完了した旨をユーザーに通知する。その後、ユーザーがよってレリーズ操作を行ったかどうかを判定する（Ｓ１４１４）。レリーズ操作が行われないまま所定時間が経過した場合、Ｓ１４１０へ戻る。一方で、レリーズ操作が行われた場合、カメラＭＰＵ１２４は撮影を行う（Ｓ１４１５）。
【００８５】
［焦点位置調整値の選択・設定（Ｓ１４１６〜Ｓ１４２７）］
カメラＭＰＵ１２４は、撮影された記録画像を表示部１２７に表示し、ユーザーに対し、該画像をもとに焦点位置調整値設定を行うかを、ＹＥＳかＮＯで選択させる（Ｓ１４１６）。ユーザーがＮＯを選択した場合、Ｓ１４１０へ戻る。一方で、ユーザーがＹＥＳを選択した場合、カメラＭＰＵ１２４は、画像処理回路１２５（生成手段）によってリフォーカス（前述）を行い、フォーカスブラケット画像を複数枚（実施例１では一例として５枚）作成する（Ｓ１４１７）。なお、フォーカスブラケット画像とは、焦点位置を異ならせた画像である。具体的には、信号のシフト量が０の画像を１枚、リフォーカス可能範囲内における、最無限遠側を１枚、最至近側を１枚と、各々の中間のデフォーカス量の画像をそれぞれ１枚ずつ作成する。
【００８６】
カメラＭＰＵ１２４は、再度リフォーカス画像を作成できるかを判定する（Ｓ１４１８）。具体的には、次回リフォーカスによるフォーカスブラケットを作成する際の、信号のシフト量が０でないかを判断する。再度リフォーカス画像を作成可能な場合は、ユーザーに最大で２枚まで画像を選択する旨を通知する（Ｓ１４１９）。再度リフォーカス画像を作成出来ない場合は、ユーザーに１枚の画像を選択する旨を通知する（Ｓ１４２０）。
【００８７】
カメラＭＰＵ１２４は、ユーザーによってフォーカスブラケット画像の選択操作が行われたかを判定する（Ｓ１４２１）。操作が行われないまま所定時間が経過するか、設定を中止する操作が行われた場合は、Ｓ１４１０に戻る。ユーザーによって複数の画像が選択された場合（Ｓ１４２２）、カメラＭＰＵ１２４は、選択された２枚の画像のデフォーカス範囲内で、画像処理回路１２５（生成手段）が再度フォーカスブラケット画像を５枚作成するよう制御する。そしてＳ１４１８に戻る（Ｓ１４２３）。例えば信号のシフト量が０の画像と、無限遠側の中間のデフォーカス量の画像が選択された場合、信号のシフト量が０の画像のデフォーカス量と、無限遠側の中間のデフォーカス量の画像のデフォーカス量の間で５枚のリフォーカス画像を作成する。選択された画像が１枚であった場合、カメラＭＰＵ１２４は、画像処理回路１２５によって、選択された画像から、画素のシフト量を取得する（Ｓ１４２４）。
【００８８】
カメラＭＰＵ１２４は、取得した画素シフト量から、選択された画像を取得するためのデフォーカス量を算出する（Ｓ１４２５）。
【００８９】
カメラＭＰＵ１２４は、Ｓ１４２５で算出した、選択された画像のデフォーカス量を、焦点位置の調整値（焦点位置調整値、単に調整値とも称する。）に変換し（Ｓ１４２６）、ＥＥＰＲＯＭ１２４ａ（記憶手段）に記憶する（Ｓ１４２７）。焦点位置調整値は、レンズユニットごとに記憶することができる。
【００９０】
本実施例では、ＥＥＰＲＯＭ１２４ａ（記憶手段）に焦点位置の調整値が記憶されている場合には、カメラＭＰＵ１２４（調整手段）が焦点位置調整値を用いて撮像面位相差ＡＦにより算出したデフォーカス量を調整する。補正するタイミングは、Ｓ１４１１の第１焦点検出の後、Ｓ１４１３のフォーカスレンズの駆動の前であればいつであっても良い。また、ＥＥＰＲＯＭ１２４ａ（記憶手段）は、使用するレンズユニットごとに焦点位置調整値を記憶する。さらに、ＥＥＰＲＯＭ１２４ａ（記憶手段）には、レンズのズーム位置ごとに焦点位置調整値が記憶されており、カメラＭＰＵ１２４（調整手段）は、レンズユニットのズーム位置ごとに、デフォーカス量を調整する。
【００９１】
［実施例１の効果］
従来の手法では、Ｓ１４１６〜Ｓ１４１７にかけて、フォーカスブラケット画像を作成する為に、実際に焦点位置を動かしながら連続撮影をする必要があり、連続撮影の最初に取得できる画像と最後に取得できる画像とでは時間差が生じる。時間差が生じてしまうと、例えば被写体が動いてしまった場合に、取得する複数の画像で被写体の位置が一致しない。このような場合、調整値を正確に選択することが難しくなる。
【００９２】
一方、実施例１によれば、フォーカスブラケット画像を、連続撮影ではなく、リフォーカスにより作成する。一回の撮影による記録画像をもとに、リフォーカスによって複数のリフォーカス画像を生成することが可能であるため、複数の画像間での時間差が生じない。このことから、調整値をより正確に選択することができる。  また、従来の手法では、連続撮影中の撮影ごとにカメラが細かく動いてしまう場合があった。これに対し実施例１では、複数の画像を取得するための撮影回数を減らすことができるため、カメラが動きにくい。
【００９３】
また、従来の手法では、調整したい焦点位置が、実際に取得したフォーカスブラケット画像の焦点位置同士の間の位置であった場合、再度撮影を行わなければならない。一方、実施例１では、再度撮影を行うことなく、一度取得した画像をもとに、異なる範囲で再度リフォーカスを行うことができるため、ユーザーの手間や撮影にかかる時間を省くことができる。
【００９４】
また、実施例１によれば、複数の画像を作成するために必要な撮影回数を減らすことができる。これにより、撮影にかかる時間を短縮することができる。
【００９５】
実施例１では、単にリフォーカス画像の生成を行うだけではなく、調整値を記憶し用いることで更なる効果を得ることができる。単にリフォーカス画像を生成するだけでは、次回以降の撮影でも、ユーザーは毎回自らピント状態調節するか、複数のピント状態の画像を取得し、そのうちユーザーにとって好ましいピント状態を反映した画像を毎回選択する必要がある。これに対し、単にリフォーカス画像の生成を行うだけではなく、調整値を記憶し用いることで、次回以降の撮影においてユーザーの好みのピント状態を反映することができる。これにより、単にリフォーカス画像を生成する場合と比較して、ユーザーの手間や時間を省くことができる。
【００９６】
以上のように、実施例１によれば、ユーザーの手間や時間を省くとともに、ユーザーにとって、カメラの使い勝手の向上が期待できる。
【００９７】
［実施例２］
次に、図１５を用いて、実施例２について実施例１との相違点を中心に説明する。
【００９８】
実施例１では、焦点位置調整値設定（図１４のフロー）において、リフォーカスに用いる画像の撮影は１回であるとして説明した。実施例２では、リフォーカスに用いる画像を、ピント位置を異ならせて複数撮影する。
【００９９】
［焦点位置調整設定］
実施例２の焦点位置調整設定は、実施例１と比較して、実施例１の焦点位置調整設定（図１４）のＳ１４１５とＳ１４１６との間に、Ｓ１５１５及びＳ１５１６が増えた点が異なる。
【０１００】
カメラＭＰＵ１２４は、現在のピント位置から、焦点位置を至近側へ所定量動かし、撮影を行う（Ｓ１５１６）。なお、ここでいう所定量とは、固定値でもよいし、第１変換係数Ｋ１の逆数を用いたレンズ駆動量Ｍを求めてもよい。第１変換係数Ｋ１の逆数を用いることによって、理想的なデフォーカス量でシフトさせたリフォーカス画像を生成したい場合（たとえば等間隔撮影するブラケット撮影画像の様に表示させたい場合）に最適なレンズ駆動量Ｍが算出できる。
【０１０１】
カメラＭＰＵ１２４は、現在のピント位置から、焦点位置を∞遠側へ所定量動かし、撮影を行う（Ｓ１５１７）。なお、ここでいう所定量も、固定値でもよいし、前述したレンズ駆動量Ｍでもよい。
【０１０２】
本実施例においては、ピントが合う焦点位置と、その至近側と無限側の３回の撮影としたが、これに限定されるものではない。
【０１０３】
カメラＭＰＵ１２４は、撮影された複数の画像を表示部１２７に表示し、ユーザーに対し、いずれの画像から焦点位置調整値設定を行うかを選択させる（Ｓ１５１８）。操作が行われないまま所定時間が経過するか、ユーザーがＮＯを選択した場合、Ｓ１５１０へ戻る。一方で、ユーザーがいずれかの画像を選択した場合、カメラＭＰＵ１２４は、画像処理回路１２５によって、選択された画像からフォーカスブラケット画像を５枚作成する（Ｓ１５１９）。具体的には、信号のシフト量が０の画像を１枚、リフォーカス可能範囲内における、最無限遠側を１枚、最至近側を１枚と、各々の中間のデフォーカス量の画像をそれぞれ１枚ずつ作成する。
【０１０４】
ここではリフォーカス可能範囲に従ってリフォーカス画像のシフト量を決定するが、第１変換係数Ｋ１の逆数を用いて画素のシフト量を決定してもよい。第１変換係数Ｋ１を用いることにより、理想的なデフォーカス量（たとえばフォーカスブラケット撮影のように一定のデフォーカス量）でシフトさせた画像を表示させることが可能である。
【０１０５】
［実施例２の効果］
本実施例では、リフォーカスするための画像を取得するために、焦点位置を異ならせて撮影を複数回行うため、ユーザーは好適のピント位置を大まかに選択した後に、リフォーカスによるフォーカスブラケット画像を選択することができる。本実施例によれば、撮影を１回しか行わない場合にくらべ、より広いピント範囲についてフォーカスブラケット画像を取得することができる。このことから、１回の撮影結果のピント位置と所望のピント位置とがリフォーカス可能な範囲を超えてずれていた場合に、再度撮影を行う為の手間が削減することができるので、カメラの使い勝手がより良くなる。
【０１０６】
［実施例３］
次に、実施例３に係る実施例について説明する。実施例１及び実施例２では、撮像面位相差ＡＦを採用して焦点検出（第１の焦点検出）を行う例を説明した。一方、実施例３では、ＡＦ用の光電変換素子であるデフォーカス検出ユニット１３４を用いて焦点検出（後述の第２焦点検出）を行う。実施例３については、実施例１及び実施例２との相違点を中心に説明する。
【０１０７】
［位相差ＡＦの構成］
デフォーカス検出ユニット１３４を用いて焦点検出した場合には、焦点調節に必要となるデフォーカス量は、デフォーカス量検出ユニット１３４からの出力によって計算される。具体的には、レンズユニット１００の２つの互いに異なる瞳領域を通過した光束から形成される２つの像の相対変位量から計算される。これら２像の光束は、ハーフミラーとなっているメインミラー１３１を通過し、その後ろにあるサブミラー１３２によって反射され、不図示の焦点検出光学系によってデフォーカス量検出ユニット１３４に導かれる。
【０１０８】
デフォーカス量検出ユニット１３４（ＡＦ用素子）はラインセンサを有する光電変換素子になっており、この素子上に形成された被写体像を電位変化として出力する。カメラＭＰＵ１２４はこれら２像の信号を読み出し、これに相関演算を施すことにより相対変位量を計算し、固有の係数を掛けることでデフォーカス量（Ｄｅｆ２）へ変換する（以下これを第２焦点検出と称する。詳しくは後述する）。
【０１０９】
デフォーカス量はこのようにして求められるが、あらゆる被写体に対してデフォーカス量が常に検出できるとは限らない。具体的には、被写体像信号のコントラストが小さければ、ラインセンサのＳ／Ｎ比も低くなり、コントラストが高い場合よりも検出結果の精度が低下する。また、逆光下などで焦点検出光学系にゴーストが発生すると、２像の一致度が低下するために相関演算によって正確な像ずれ量が計算できなくなる。よって、被写体像信号のコントラストや２像の一致度に所定の閾値を設け、閾値以下になったら焦点検出不能とする。また、焦点検出系の公差により、設計上デフォーカス量が０位置に被写体があったとしても、全てのカメラでピントが０となるとは限らない。
【０１１０】
そこで、工場の校正工程においては、予め撮像素子１２２にピントが合っている状態において、デフォーカス量が０になるようにＥＥＰＲＯＭ１２４ａのパラメータを書き込み、調整する。具体的には、先ず、カメラのフランジバック（レンズユニットから撮像素子１２２までの距離）を測定して設計値とのずれ量を求める。次に、既知の距離にある基準となる被写体に、予めピントを合わせてある基準レンズをフランジバックのずれ量だけ補正する。次いで、基準となる被写体のデフォーカス量を測定する。続いて、測定したデフォーカス量が０になるようにＥＥＰＲＯＭ１２４ａへ調整値を書き込む。そして、撮影時には、カメラＭＰＵ１２４が、デフォーカス量検出ユニット１３４の出力から計算されるデフォーカス量にＥＥＰＲＯＭ１２４ａに書き込まれた調整値を加えたものをデフォーカス量とする。
【０１１１】
このことにより、カメラの個体差を吸収した自動焦点検出が可能である。
【０１１２】
この補正値は、フォーカスエリアごとに個々に調整されてＥＥＰＲＯＭ１２４ａに書き込まれる。
【０１１３】
こうして変換されたデフォーカス量に、ベストピント補正（前述）がさらに加えられる。先述した通り、ベストピント補正は、撮影時の被写体光束の焦点と焦点検出光学系による被写体光束の焦点とのずれ量に対する補正である。このずれ量は、撮像素子１２２とデフォーカス量検出ユニット１３４との分光感度のずれや、レンズユニット１００の球面収差に起因する。すなわち、レンズユニット個々に、デフォーカス量検出を行うフォーカスエリア、レンズユニット１００の距離環位置、ズーム位置ごとに異なる値となる。
【０１１４】
このベストピント調整値は、装着されたレンズ１００のレンズＭＰＵ１１２に記憶されている。よって、レンズＭＰＵ１１２は、距離環位置検出ユニット１０、ズーム位置検出ユニット１１４から、現在の距離環位置、ズーム位置を読み取り、それに対応するベストピント調整値をカメラＭＰＵ１２４へ通信によって送信する。カメラＭＰＵ１２４は、このベストピント調整値をデフォーカス量に対し加えたものを、新たなデフォーカス量とすることにより、レンズユニットごとの最適な焦点調節が可能である。なお、本実施例でのデフォーカス量は、プラスであれば、距離環を至近方向へ動かさなければならないピントずれであると定義する。
【０１１５】
［第２焦点検出］
次に、図１６を用いて、実施例３の第２焦点検出の一連の処理を図１７のフローチャートにしたがって説明する。
【０１１６】
図１７より焦点検出を開始し、まずＳ１７１０にて、縦方向および横方向のそれぞれついて蓄積を開始する。そして、Ｓ１７２０またはＳ１７３０にて、それぞれの蓄積完了を待つ。蓄積が完了した場合には、Ｓ１７２１またはＳ１７３１へ進み、像信号の読み出し、演算、焦点検出結果の信頼性判定を行い、縦横二方向のデフォーカス量のずれの修正（後述）を行う。
【０１１７】
次のＳ１７４０では、カメラＭＰＵ１２４が、縦方向および横方向の焦点検出が完了したかどうかを判定する。焦点検出が完了していない場合はＳ１７２０へ戻る。縦横両方向とも焦点検出が完了すると、Ｓ１７５０へ進み、縦横両方向のデフォーカス量検出が成功したか否かを判定する。デフォーカス量検出が縦横方向ともに成功した場合には、Ｓ１７６０へ進む。成功しなかった場合にはＳ１７７０へ進む。
【０１１８】
Ｓ１７４０へ進むと、図１６に示すように、過去１００回分の検出結果を上限として、現在装着されているレンズユニット、フォーカスエリア位置、距離環位置、ズーム位置に対応付ける。そして、縦方向および横方向のデフォーカス量を焦点検出履歴としてＥＥＰＲＯＭ１２４ａに記憶させる。同時に、ＥＥＰＲＯＭ１２４ａに記憶されている焦点検出履歴から、現在装着されているレンズユニット、フォーカスエリア位置、距離環位置、ズーム位置に対応する、縦方向と横方向のデフォーカス量の差の平均値を求める。また、１００回分を超えた検出結果が得られた場合には、最も古い検出結果に最新の検出結果を上書する。よって、この差の平均値は測距の度に更新される可能性がある。
【０１１９】
上記１００回分の焦点検出履歴が得られたとき、この差の平均値が上記Ｓ１７２１またはＳ１７３１のいずれかにおいて縦横二方向のデフォーカス量のずれの修正値となる。すなわち、最新のデフォーカス量検出において、過去のデフォーカス量の縦横二方向の差の平均を取った結果、ピント位置がより後ろ側を示す方向のデフォーカス量にこの差の平均値が修正値として加えられる。もう一方向のデフォーカス量には修正は行わない。具体的には、縦方向から横方向のデフォーカス量の差の平均値を取る。そして、平均値がプラスであれば、先述したデフォーカス量の定義により、横方向のデフォーカス量が平均的に後ろ側にあることになるので、この差の平均値を足すことで、前側にある縦方向のデフォーカス量と平均値としては差がなくなる。
【０１２０】
逆に差の平均値を取り、平均値がマイナスであれば、縦方向のデフォーカス量が平均的に後ろ側にあることになるので、この差の平均値を引くことで、前側にある横方向のデフォーカス量と平均値としては差がなくなる。
【０１２１】
これら一連の処理を経て、次のＳ１７７０にて、縦横両方向のデフォーカス量の検出が成功した場合は（Ｓ１７５０のＹＥＳ）、最終的により至近となる方向、より大きな値を示す方向のデフォーカス量を最新の検出結果として選択する。これは、修正済の縦横両方向のデフォーカス量でも多少の差がでることがあるので、至近となるデフォーカス量を選択するのである。選択されたデフォーカス量は、焦点位置調整値設定による補正の対象となる。
【０１２２】
また、一方向のみのデフォーカス量検出が成功したとしてＳ１７５０からＳ１７１０へ進んだ場合は、そのデフォーカス量を最新の測距結果として選択する。
【０１２３】
また、縦横両方向のデフォーカス量の検出が失敗した場合もＳ１７５０からＳ１７７０へ進み、ここでは最新の検出結果は失敗とする。
【０１２４】
［焦点位置調整値設定］
実施例３のデジタルカメラ１２０は、前述の通り、撮像素子１２２を用いた撮像面位相差ＡＦではなく、デフォーカス検出ユニット１３４を用いて焦点検出を行っている点で実施例１とは異なる。
【０１２５】
図１８は、実施例１の焦点位置調整値設定（図１４）に対応する。Ｓ１８１１では、図１４のＳ１４１１における第一焦点検出に代わり、第二焦点検出（前述）を行う。
【０１２６】
また、図１９は、実施例２の焦点位置調整値設定（図１５）に対応する。Ｓ１９１１では、図１４のＳ１５１１における第一焦点検出に代わり、第二焦点検出（前述）を行う。
【０１２７】
［実施例３の効果］
実施例３においては、実施例１又は実施例２の撮像素子を用いた撮像面位相差ＡＦの代わりに、デフォーカス検出ユニット１３４を用いて焦点検出を行うことから、実施例１又は実施例２と同様の効果を得ることができる。
【０１２８】
［その他の実施例］
リフォーカス画像から複数の画像を生成する場合について説明した。しかし、ユーザーの操作に応じて、リアルタイムで、焦点位置を変更したリフォーカス画像を生成するようにしても良い。この場合には、複数の画像を一度に生成してユーザーに提示するのではなく、ユーザーの直感的な操作により焦点位置を指定し、調整値を設定することが可能である。このように構成すると、例えば実施例１のＳ１４１６〜Ｓ１４２３を、ユーザーによる焦点位置の操作に置き換えることができる。すなわち、ユーザーがカメラを操作する時間を短縮するとともに、カメラを操作する手間を軽減することができる。また、ユーザーがリアルタイムで焦点位置を確認することができることから、よりユーザーの好み通りに焦点位置を調整することができる。これにより、よりユーザーの好みに沿った画像を取得するための調整値を得ることができる。
【０１２９】
また、撮影後に焦点位置を変更するための構成としては、必ずしも実施例１及び実施例２で示した構成でなくても良い。例えば、先行技術（一例として、特開２０１３−２０１７５２）に開示されている構成を用いても良い。
【０１３０】
また、前述の実施例では、調整値はデフォーカス量の調整値であるとして説明したが、レンズ駆動量の調整値であっても良い。例えば、焦点検出によって検出されたデフォーカス量から導き出されるレンズ駆動量に対し、更に何パルス分レンズを駆動するかというレンズの駆動量を、調整値として記憶することができる。この場合、レンズユニットそのものや、焦点検出を行う像高や、被写体の焦点位置に依存するレンズ駆動の敏感度等を考慮し、調整値を記憶する。また、ズーム位置によって適切な調整値は異なることから、更にズーム位置ごとに調整値を記憶することで、レンズ駆動量の調整をより精度良く行うことができる。
【０１３１】
上記実施例では、交換レンズ式一眼レフカメラについて説明したが、本発明は、ビデカメラ等の撮像装置、その他の焦点調節装置を有する光学機器にも適用可能である。
【０１３２】
また、本発明は上述の実施例の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がプログラムを読み取り実行する処理でも実現できる。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現できる。
【符号の説明】
【０１３３】
１０３  第３レンズ群（フォーカスレンズ）
１１０  フォーカスアクチュエータ
１２２  撮像素子
１２４  カメラＭＰＵ
１２４ａ  ＥＥＰＲＯＭ
１２５  画像処理回路
１２６  撮像面位相差焦点検出部
１３４  デフォーカス量検出ユニット（ＡＦ用素子）
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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