(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のカラーフィルター配列で４画素１組の撮像画素の画素群を構成する画素部に当該撮像画素の位相差を検出するための対角２画素１組の位相差検出画素の画素群が設けられた撮像素子を用いて、焦点位置を調節可能な撮像レンズの合焦位置を検出する合焦位置検出器であって、
前記画素部における焦点調節対象領域内の当該対角２画素１組の位相差検出画素を構成する第１画素及び第２画素の各画素値の双方を用いた所定の補正処理に基づいて、前記各画素値について互いに相関性のあるクロストーク量を抑制するよう補正した補正画素値をそれぞれ算出する補正画素値算出手段と、
前記焦点調節対象領域内の当該対角２画素１組の位相差検出画素の画素群について、前記第１画素及び前記第２画素の各々に対する当該補正画素値を用いた相関演算処理を実行することによりデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出手段と、を備え、
前記補正画素値算出手段は、前記所定の補正処理として、前記第１画素の画素値から、前記第１画素の画素値と前記第２画素の画素値とを加算した値に対し補正係数を除した補正値を差分しゼロ値で下限制限した値を前記第１画素の補正画素値とし、前記第２画素の画素値から該補正値を差分しゼロ値で下限制限した値を前記第２画素の補正画素値として算出することを特徴とする合焦位置検出器。
【請求項２】
前記補正画素値算出手段は、前記所定の補正処理として、前記画素部における焦点調節対象領域内で共通に適用する異なる値を持つ複数の当該補正係数を可変設定し、前記第１画素及び前記第２画素の各々に対する当該補正画素値を当該複数の補正係数の各々に応じて算出する機能を有し、
前記デフォーカス量算出手段は、前記第１画素及び前記第２画素の各々に対する当該補正画素値を基に当該複数の補正係数の各々に応じた複数のデフォーカス量を算出し、前記複数のデフォーカス量を基に最終的なデフォーカス量を算出する機能を有することを特徴とする、請求項１に記載の合焦位置検出器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の合焦位置検出器と、
前記合焦位置検出器によって算出されたデフォーカス量を基に、前記撮像レンズの自動焦点調節を実行する自動焦点調節手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合焦位置検出に係る合焦位置検出器及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置にて自動的に合焦位置を検出し調節するオートフォーカス技術において、撮像素子内に位相差検出画素を配置してその位相差出力によりデフォーカス量を検出する像面位相差式オートフォーカスの技法が数多く知られている。
【０００３】
例えば、撮像素子において複数種に色分離された４画素１組（ＧＧＢＲ、ＲＧＢＷ等）の構造で対角２画素を位相差検出画素として離散的に配置し、その画素出力を用いてデフォーカス量を検出する技法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、このような対となる位相差検出画素の画素値の差を用いてデフォーカス量を算出する際に、この位相差検出画素に近傍画素からのクロストークが発生すると、そのデフォーカス量の算出精度が低下する。
【０００５】
そこで、そのデフォーカス量の算出精度を向上させるために、事前に理論計算・計測実験を行い信号処理回路内に補正テーブルを持たせることによって、近傍画素から位相差検出画素へ漏れこむクロストーク量を軽減する技法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−９１９９１号公報
【特許文献２】特開２０１４−１１０６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述した特許文献１の技法では、クロストークの軽減を行っていないため、クロストーク量が大きい撮像素子（例として大型で画素ピッチが狭い撮像素子等）では、撮像光学系のレンズのＦ値・被写体の輝度・像高・位相差検出画素の配列位置等によっては、デフォーカス量の算出精度が低下するおそれがある。
【０００８】
また、特許文献２の技法では、事前に理論計算・計測実験を行って得られた補正テーブルを信号処理回路内に持たせ、クロストークの補正を行ってデフォーカス量を算出する技法が提案されているが、その補正テーブルとして撮像レンズの個体認識・絞り値、被写体の像高・色、位相差検出画素の配列位置等の数多くのパラメータに対応させたものとしなければならず実用性の観点で問題がある。また、その補正テーブルを算出するための実験用にマスク配列を変更した撮像素子を多数作成する必要があり、設計効率の観点でも問題がある。
【０００９】
このため、実用性の高い態様で、位相差検出画素に漏れこむクロストーク量の影響を低減し、デフォーカス量の算出精度を向上させ、合焦位置検出をより高精度化する技法が望まれる。
【００１０】
本発明は、上述の問題に鑑みて、クロストーク量の影響を低減し、デフォーカス量の算出精度を向上させ、合焦位置検出をより高精度化する合焦位置検出器及び撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の合焦位置検出器は、所定のカラーフィルター配列で４画素１組の撮像画素の画素群を構成する画素部に当該撮像画素の位相差を検出するための対角２画素１組の位相差検出画素の画素群が設けられた撮像素子を用いて、焦点位置を調節可能な撮像レンズの合焦位置を検出する合焦位置検出器であって、前記画素部における焦点調節対象領域内の当該対角２画素１組の位相差検出画素を構成する第１画素及び第２画素の各画素値の双方を用いた所定の補正処理に基づいて、前記各画素値について互いに相関性のあるクロストーク量を抑制するよう補正した補正画素値をそれぞれ算出する補正画素値算出手段と、前記焦点調節対象領域内の当該対角２画素１組の位相差検出画素の画素群について、前記第１画素及び前記第２画素の各々に対する当該補正画素値を用いた相関演算処理を実行することによりデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出手段と、を備え、前記補正画素値算出手段は、前記所定の補正処理として、前記第１画素の画素値から、前記第１画素の画素値と前記第２画素の画素値とを加算した値に対し補正係数を除した補正値を差分しゼロ値で下限制限した値を前記第１画素の補正画素値とし、前記第２画素の画素値から該補正値を差分しゼロ値で下限制限した値を前記第２画素の補正画素値として算出することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の合焦位置検出器において、前記補正画素値算出手段は、前記所定の補正処理として、前記画素部における焦点調節対象領域内で共通に適用する異なる値を持つ複数の当該補正係数を可変設定し、前記第１画素及び前記第２画素の各々に対する当該補正画素値を当該複数の補正係数の各々に応じて算出する機能を有し、前記デフォーカス量算出手段は、前記第１画素及び前記第２画素の各々に対する当該補正画素値を基に当該複数の補正係数の各々に応じた複数のデフォーカス量を算出し、前記複数のデフォーカス量を基に最終的なデフォーカス量を算出する機能を有することを特徴とする。
【００１５】
更に、本発明の撮像装置は、本発明の合焦位置検出器と、前記合焦位置検出器によって算出されたデフォーカス量を基に、前記撮像レンズの自動焦点調節を実行する自動焦点調節手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、クロストーク量の影響を低減してデフォーカス量の算出精度を向上させることができるので、合焦位置の検出精度を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による一実施形態の撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明による一実施形態の撮像装置に係る撮像素子における画素部の画素配列を概略的に例示する図である。
【図３】本発明による一実施形態の撮像装置に係る撮像素子における位相差検出画素の配置を部分的に示す図である。
【図４】本発明による一実施形態の撮像装置に係る撮像素子における位相差検出画素とその隣接画素の構造を概略的に示す断面図である。
【図５】（ａ）,（ｂ）は、それぞれ本発明による一実施形態の撮像装置に係る撮像素子における位相差検出画素について撮像レンズの瞳分割した光束に対する受光を説明する図である。
【図６】（ａ）,（ｂ）は、それぞれ本発明による一実施形態の撮像装置に係る撮像素子における位相差検出画素について合焦時の結像モデルを説明する図である。
【図７】（ａ）,（ｂ）は、それぞれ本発明による一実施形態の撮像装置に係る撮像素子における位相差検出画素について点光源が合焦位置より前方時の結像モデルを説明する図である。
【図８】（ａ）,（ｂ）は、それぞれ本発明による一実施形態の撮像装置に係る撮像素子における位相差検出画素について点光源が合焦位置より後方時の結像モデルを説明する図である。
【図９】本発明による一実施形態の撮像装置に係る撮像素子におけるクロストークを説明する図である。
【図１０】（ａ）,（ｂ）は、それぞれ本発明による一実施形態の撮像装置に係る撮像素子における位相差検出画素について合焦時のクロストークを考慮した結像モデルを説明する図である。
【図１１】（ａ）,（ｂ）は、それぞれ本発明による一実施形態の撮像装置に係る撮像素子における位相差検出画素について点光源が合焦位置より前方時のクロストークを考慮した結像モデルを説明する図である。
【図１２】（ａ）,（ｂ）は、それぞれ本発明による一実施形態の撮像装置に係る撮像素子における位相差検出画素について点光源が合焦位置より後方時のクロストークを考慮した結像モデルを説明する図である。
【図１３】本発明による一実施形態の撮像装置における実施例１のクロストーク量抑圧補正処理を含む合焦位置検出器の自動焦点調節制御に関するフローチャートである。
【図１４】（ａ）,（ｂ）は、それぞれ本発明による一実施形態の撮像装置における合焦位置検出器による実施例１のクロストーク量抑圧補正処理に関する説明図である。
【図１５】（ａ）,（ｂ）は、それぞれ本発明による一実施形態の撮像装置における合焦位置検出器による実施例１のクロストーク量抑圧補正処理に関する説明図である。
【図１６】本発明による一実施形態の撮像装置における実施例２のクロストーク量抑圧補正処理を含む合焦位置検出器の自動焦点調節制御に関するフローチャートである。
【図１７】（ａ）,（ｂ）は、それぞれ本発明による一実施形態の撮像装置における合焦位置検出器による実施例２のクロストーク量抑圧補正処理に関する説明図である。
【図１８】本発明による一実施形態の撮像装置における実施例３のクロストーク量抑圧補正処理を含む合焦位置検出器の自動焦点調節制御に関するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明による一実施形態の合焦位置検出器３２及び撮像装置５０について説明する。撮像装置５０において、合焦位置検出器３２は、撮像素子１から得られる位相差検出画素の画素出力を用いて合焦位置の検出（デフォーカス量の算出）を行う機能部として構成される。
【００１９】
〔撮像装置〕
図１は、本発明による一実施形態の撮像装置５０の概略構成を示すブロック図であり、後述する既存の典型的な撮像素子１と、本発明に係る合焦位置検出器３２を有しており、代表して、オートフォーカスシステムを備えたテレビジョンカメラとして構成した例を説明する。
【００２０】
撮像装置５０は、被写体を撮像レンズ２によって撮像素子１で結像させ、撮像素子１の出力を画像処理し、その画像データを表示部６や記録部７へと出力するよう構成され、概ね撮像光学系５１と、信号処理系５２と、入出力系５３とに区分することができる。撮像光学系５１は、被写体を撮像レンズ２によって撮像素子１に結像させ、撮像素子１はデジタル量の画素信号（画素値に対応する単位信号）を出力する。
【００２１】
信号処理系５２は、入出力系５３の操作部８からの操作指示をインターフェース（ＩＦ）制御部４により受け付け、ＩＦ制御部４は、その受け付けた操作に関する制御信号を撮像レンズ２やデジタル信号処理制御部３に出力する。また、ＩＦ制御部４は、デジタル信号処理制御部３に対し制御信号を送出するのみでなく画像処理に関する各種パラメータ（例えばガンマ値等）を得て操作部８に出力する機能を有する。特に、ＩＦ制御部４は、撮像レンズ２から、絞り・焦点距離・フォーカス等のレンズパラメータを取得し、デジタル信号処理制御部３や操作部８に出力する機能や、入出力系５３の操作部８からの操作指示が自動焦点調節である場合など、レンズパラメータの変更に関する撮像レンズ制御信号を撮像レンズ２に出力する機能を有する。
【００２２】
デジタル信号処理制御部３は、ＩＦ制御部４からの操作指示に応じた各種動作を制御する。特に、デジタル信号処理制御部３は、デジタル信号処理部３１、合焦位置検出器３２、及び駆動制御部３３を備えている。デジタル信号処理部３１は、撮像素子１から得られるＲＧＢの撮像画素の画素信号についてメモリ５に記憶し、更にはメモリ５から画素信号を読み出して所定の画像処理を施し、表示出力画素信号（テレビジョンカメラの映像フォーマットに準じた表示出力画素の信号）を構成して入出力系５３の表示部６又は記録部７に出力する機能と、撮像素子１から得られる画素信号のうち位相差検出画素信号（位相差検出画素の画素値）を合焦位置検出器３２に出力する機能と、を有する。
【００２３】
また、駆動制御部３３は、撮像素子１の撮像動作を制御するための撮像素子駆動信号を撮像素子１に供給する機能を有する。
【００２４】
合焦位置検出器３２は、撮像素子１から得られる画素信号のうち位相差検出画素信号を基に、焦点のずれ量であるデフォーカス量を算出して合焦位置を決定し自動焦点調節を行うための制御量の情報をＩＦ制御部４に出力する機能を有する。これにより、ＩＦ制御部４は、当該撮像レンズ制御信号を撮像レンズ２に出力し、自動焦点調節に関するレンズパラメータを変更することができる。
【００２５】
従って、撮像装置５０は、撮像レンズ２とＩＦ制御部４との間で電気的な信号通信の送受信を行うことができるため、撮像光学系５１と信号処理系５２とは、絞り・焦点距離・フォーカス等のレンズパラメータや、撮像素子１の露光情報などを共有することができる。そして、ＩＦ制御部４からの命令（撮像レンズ制御信号）によって撮像レンズ２の各種レンズパラメータを変更することが可能となっている。
【００２６】
尚、図１に示す撮像装置５０の例では、入出力系５３に表示部６、記録部７、及び操作部８を備える例を示しているが、本発明に係る撮像装置５０としては、中継用のテレビジョンカメラなど、表示部６、記録部７、或いは操作部８を別装置で構成し、これら装置と通信する伝送装置を入出力系５３に備えた形態とすることもできる。
【００２７】
〔撮像素子〕
まず、本発明による一実施形態の合焦位置検出器３２及び撮像装置５０について説明する前に、利用する撮像素子１の構成例について説明する。図２には、本発明による一実施形態の撮像装置５０に係る撮像素子１における画素部１１の画素配列を概略的に例示している。また、図３には、その撮像素子１における位相差検出画素１１３の配置を部分的に示している。撮像素子１は、既存の素子を利用することができ、典型的には、図２に示すように、赤（Ｒ）色用カラーフィルター（ＣＦＲ）、緑（Ｇ）色用カラーフィルター（ＣＦＧ）及び青（Ｂ）色用カラーフィルター（ＣＦＢ）をベイヤー配列（ＧＧＢＲ）で４画素１組に配置して画素部１１を形成している。
【００２８】
尚、本発明に係る撮像素子１は、４画素１組のフィルター配列のうちＧ色用カラーフィルターの１つを白（Ｗ）色フィルターに置き換えたＲＧＢＷ配列とするなど、他のカラーフィルター配列で構成することもできる。本願明細書中、このようなカラーフィルターを配置した画素を「撮像画素」と称する。
【００２９】
ところで、図２に示すように、撮像素子１における画素部１１には、これらカラーフィルターによる撮像画素１１１とは別に、撮像画素間の位相差を検出するための対角２画素１組（図示するＡ画素，Ｂ画素）の位相差検出画素１１３が設けられ、この位相差検出画素１１３は、焦点を検出するための像面位相差検出素子として機能する。この位相差検出画素１１３には、発色に影響を与えることなく光量のみを所定量制限するＮＤフィルターを配置してもよいが、ＳＮ比の向上のためにカラーフィルターが設けられていない例を示している。そして、画素部１１内に、対角２画素１組の位相差検出画素１１３が複数個所に離散的に配置される（図１参照）。また、位相差検出画素１１３に隣接して対角位置に一対のマスク１１４による遮光部が形成されている。マスク１１４の形状について様々な形状が想定されるが、本実施形態において、マスク１１４による位相差検出画素１１３の開口形状は、クロストーク除去性能に差が生じるとしても任意形状で一定の抑圧効果は生じるため、特に限定する必要はない。従って、本実施形態において、図２及び図３に示すようなＸ方向に開口率が５０％となり、位相差検出画素１１３におけるＡ画素及びＢ画素の瞳分割方向が互いに鏡像関係となるよう形成したマスク１１４を例としている。
【００３０】
尚、図２及び図３に示す位相差検出画素１１３の配置では、４画素１組の撮像画素１１１と比較してＲ色及びＢ色の撮像画素１１１の画素位置に配置した例を示しているが、対角一対のＧ色の撮像画素１１１の画素位置に配置してもよい。
【００３１】
そして、この対角２画素１組の位相差検出画素１１３は、焦点のずれ量であるデフォーカス量を算出して合焦位置を決定し自動焦点調節を行うのに用いられる。位相差検出画素１１３は、点対称に隣接した対角２画素１組のＡ画素，Ｂ画素として構成され、Ａ画素，Ｂ画素は互いに水平・垂直方向に位相がずれた瞳分割位相差検出画素となる。
【００３２】
尚、本願明細書中、Ａ画素，Ｂ画素の瞳分割方向（図２及び図３における左右方向）をＸ方向、画素部１１上でＸ方向に直交する方向（図２及び図３における上下方向）をＹ方向、ＸＹ平面に直交する方向を（図２及び図３における図示面に対し手前方向）をＺ方向と規定する。
【００３３】
図４には、Ｂ色，Ｇ色行の撮像画素１１１と位相差検出画素１１３（Ａ画素，Ｂ画素）の図３に示したｘ‐ｘ’断面図を示している。撮像画素１１１は各カラーフィルターを通過して、基板上に形成されたフォトダイオード１１５で撮像レンズ２の全瞳領域からの光束を、マイクロレンズ１１６を介して受光可能である。一方、位相差検出画素１１３は撮像素子１のメタル配線１１７と、メタル電極等を利用したマスク（メタルマスク）１１４によって瞳分割方向（図４に示す横方向）の開口が制限されているため、撮像レンズ２の一部の瞳領域からの光束しか受光できない。
【００３４】
図５（ａ）,（ｂ）は、それぞれ本実施形態の撮像装置５０に係る撮像素子１における位相差検出画素１１３について撮像レンズ２の瞳分割した光束に対する受光を説明する図であり、図４に示す位相差検出画素１１３（Ａ画素，Ｂ画素）の断面と撮像レンズ２の瞳の関係を示している。ここで、マイクロレンズ１１６は撮像レンズ２の瞳とフォトダイオード１１５が略共役になるように設計してある。図５（ａ）に示すように、撮像レンズ２のＸ方向左の瞳領域を通る光束はＢ画素ではフォトダイオード１１５に到達できるが、Ａ画素ではマスク１１４によって遮光されている。逆に、図５（ｂ）に示すように、撮像レンズ２の右瞳領域を通る光束はＡ画素ではフォトダイオード１１５に到達できるが、Ｂ画素ではマスク１１４によって遮光されている。このようにマスク１１４の形状によって、位相差検出画素１１３へ入射される光束を撮像レンズ２の瞳位置に対応付けて制御することができる。
【００３５】
ところで、位相差検出画素１１３を形成するためのマスク１１４と、撮像レンズ２の瞳が略共役であるので、位相差検出画素１１３に入射する光束は、撮像レンズ２に位相差検出画素１１３を形成するためのマスク１１４と略共役となる遮光板Ｓを撮像レンズ２に取り付けることと同様に考えることができる。そこで、図６〜図８では、撮像レンズ２側に略共益の遮光板Ｓを設けて、撮像レンズ２及び撮像素子１の中心軸（当該結像モデルでは光軸）方向に点光源を配置した結像モデルについて、それぞれ合焦時（図６）、点光源が合焦位置より前方時（図７）、点光源が合焦位置より後方時（図８）を示している。
【００３６】
また、図６〜図８の各図において、説明の便宜上、図示上段（ａ）には位相差検出画素１１３のＡ画素（位相差検出画素Ａ）について、図示下段（ｂ）には位相差検出画素１１３のＢ画素（位相差検出画素Ｂ）についての結像モデルに関する説明図を示している。また、図示上段（ａ）は、位相差検出画素Ａの物理モデルを示す“（ａ−１）位相差検出画素Ａの結像モデル”、その撮像素子１に結像した像を示す“（ａ−２）位相差検出画素Ａの結像画像”、及び、その撮像素子１の中心軸近傍におけるα‐β線間の画素値の例を示す“（ａ−３）位相差検出画素Ａのα‐β線間の画素値”についてそれぞれ対応させて図示している。同様に、図示下段（ｂ）についても、位相差検出画素Ｂの物理モデルを示す“（ｂ−１）位相差検出画素Ｂの結像モデル”、その撮像素子１に結像した像を示す“（ｂ−２）位相差検出画素Ｂの結像画像”、及び、その撮像素子１の中心軸近傍におけるα‐β線間の画素値の例を示す“（ｂ−３）位相差検出画素Ｂのα‐β線間の画素値”についてそれぞれ対応させて図示している。
【００３７】
合焦時では、図６（ａ），（ｂ）にそれぞれ示すように、隣り合う位相差検出画素Ａ，Ｂのそれぞれの結像画像はいずれも同じ中心軸で真円状となり、これに応じて位相差検出画素Ａ，Ｂの画素値はいずれも同じとなる。
【００３８】
一方、点光源が合焦位置より前方となるときのボケ状態では、図７（ａ），（ｂ）にそれぞれ示すように、隣り合う位相差検出画素Ａ，Ｂの結像画像はＸ軸（瞳分割）方向へ中心軸に対し鏡像の拡径した半円になり、α‐β線間の画素値の広がり具合の中心位置は図６に示す合焦時に比べてＸ軸（瞳分割）方向中央から、位相差検出画素ＡではＤａ、位相差検出画素Ｂでは逆方向にＤａ（即ち、−Ｄａ）だけ離れたものとなる。これに応じて位相差検出画素Ａ，Ｂの画素値も差が生じたものとなる。
【００３９】
また、点光源が合焦位置より後方となるときのボケ状態では、図８（ａ），（ｂ）にそれぞれ示すように、隣り合う位相差検出画素Ａ，Ｂの結像画像はＸ軸（瞳分割）方向へ中心軸に対し鏡像の拡径した図７とは逆の関係となる半円になり、α‐β線間の画素値の広がり具合の中心位置は図６に示す合焦時に比べてＸ軸（瞳分割）方向中央から、位相差検出画素Ａでは−Ｄａ’、位相差検出画素ＢではＤａ’だけ離れたものとなる。これに応じて位相差検出画素Ａ，Ｂの画素値も図７とは逆の関係で差が生じたものとなる。
【００４０】
このように位相差検出画素１１３のＡ，Ｂ画素（位相差検出画素Ａ，Ｂ）の結像のずれ量（図７に示すＤａ、図８に示すＤａ'）を算出して、そのずれ量から三角測量の要領でデフォーカス量を算出することができる。また、Ａ画素を基準にしてＢ画素がＸ軸方向のプラス方向にあるのかマイナス方向にあるのかを把握することによって、被写体が合焦位置より前方にあるのか後方にあるのかも検知することができる（Ｂ画素を基準にしてＡ画素の位置を把握するとしてもよい）。ここで、本例では、Ｘ軸方向に瞳分割を行っている例を示しているが、Ｙ軸方向やＸＹ平面の対角方向に瞳分割を行っても同様にデフォーカス量を算出することができる。
【００４１】
（デフォーカス量の算出）
このような位相差検出画素１１３を用いたデフォーカス量の算出方法には、様々な方法が想定されるが、その従来技法の一例として、式（１）に示すような一対の像の差の絶対値を加算したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【００４２】
【数１】
0006641187.tif 000002
【００４３】
式（１）において、Ａｉｊ，Ｂｉｊは、複数の撮像画素１１１が格子配列される画素部１１内に、離散的に配置される対角２画素１組の位相差検出画素１１３（位相差検出画素Ａ，Ｂ）のｊ列目ｉ番目の画素値を表しており、ｎｉは相関演算に用いる画素数、ｎｊは相関演算を行う一対の像の列方向の数であり、ｎｉ,ｎｊは測距視野長（測距する視野長）等に応じて適切に設定される。
【００４４】
式（１）に基づくデフォーカス量の算出は、相関演算値ＣＯＲ（ｋ）が最小となる視差ｋを合焦位置として求めるものである。このとき、画素値のＳＮ比を考慮し位相差検出画素１１３の信号レベルによって自動焦点調節を行うか否かの閾値を設けるのが一般的である。また、相関演算に用いる画素数（ｎｉ,ｎｊ）の決定には、画素部１１の検出位置、像高や撮像レンズ２のレンズ性能（レンズパラメータ）、及びその信号レベルによって予め定めた基準値内の位相差検出画素１１３を相関演算の対象として決定する。
【００４５】
ところで、式（１）に基づいてデフォーカス量を算出する例を示したが、他の如何なるデフォーカス量の算出方法であっても、像面位相差方式の自動焦点調節を行う限り位相差検出画素１１３のＡ，Ｂ画素（位相差検出画素Ａ，Ｂ）の画素値の信号成分の確度（精度）が重要となる。例えば、位相差検出画素Ａ，Ｂにランダム性のノイズが付加される場合であれば、被写体にも依存するが式（１）のｎｉ,ｎｊの数を増やし複数行列について計算する等によりＳＮ比を改善し、デフォーカス量の算出精度を向上させることができる。
【００４６】
しかしながら、この位相差検出画素１１３に近傍画素からのクロストークが発生すると、そのデフォーカス量の算出精度が低下する。即ち、位相差検出画素１１３の近傍画素からのクロストークは、ランダム性のものではないため、式（１）のｎｉ,ｎｊの数を増やしてもその影響を軽減することができない。従って、別途、そのクロストーク量を補正するための処理が必要となる。
【００４７】
ここで、図９を参照して位相差検出画素１１３におけるクロストークが発生する原因について位相差検出画素１１３のＢ画素（位相差検出画素Ｂ）に対し隣接画素を構成するＧ色カラーフィルター（ＣＦＧ）の撮像画素１１１からのクロストークを例にして説明する。第１のクロストーク発生原因は、図中の光線Ｌ１のような位相差検出画素Ｂの当該隣接画素に入射する光である。光線Ｌ１は位相差検出画素Ｂの当該隣接画素となるフォトダイオード１１５の深部や外部に光電変換された電子が発生し、この電子が拡散することで位相差検出画素Ｂの光電変換部等（例えばフォトダイオード１１５）に漏れこむ。第２の原因は光線Ｌ２のように画素部のメタル配線１１７等で反射し、位相差検出画素Ｂの光電変換部（フォトダイオード１１５）に漏れこむ。光線Ｌ１のクロストーク量は光線の波長により変わり、長波長ほど漏れこみやすい。光線Ｌ１，Ｌ２ともに入射光角度がマイクロレンズ１１６の光軸に対して為す角度が大きいほど影響も大きくなる。また、撮像レンズ２の絞り値や位相差検出画素１１３の画素部１１における配列位置によっても入射光角度が異なるので、光線Ｌ１，Ｌ２の影響を受ける。図９から、理想的には位相差検出画素Ｂには図中の撮像レンズ２の右側の光線は入ってこないはずであるが、クロストークの発生により位相差検出画素Ｂの画素値は右側光線成分も持つことになる。また、位相差検出画素Ｂにはその隣接画素から左側光線成分についてもクロストークが発生するが図中には示していない。
【００４８】
次に、このようなクロストークがどのように位相差検出画素１１３に影響を与えるかについて、図１０〜図１２を参照して説明する。図１０〜図１２は、前述した図６〜図８と対応させて、撮像レンズ２側に略共益の遮光板Ｓを設けて、撮像レンズ２及び撮像素子１の中心軸（当該結像モデルでは光軸）方向に点光源を配置した結像モデルについてクロストークを考慮した場合を示しており、それぞれ合焦時（図１０）、点光源が合焦位置より前方時（図１１）、点光源が合焦位置より後方時（図１２）を示している。
【００４９】
そして、図１０〜図１２の各図において、前述した図６〜図８と対応させて、図示上段（ａ）には位相差検出画素１１３のＡ画素（位相差検出画素Ａ）について、図示下段（ｂ）には位相差検出画素１１３のＢ画素（位相差検出画素Ｂ）についてのクロストークを考慮した結像モデルに関する説明図を示している。
【００５０】
尚、図１０〜図１２に示す結像モデルでは、クロストークで位相差検出画素１１３に漏れ込みがある場合を示しており、図６〜図８との違いはクロストークによる漏れ込みがあるので、図中の撮像レンズ２前の遮光板Ｓが１００％遮光ではなく、減光フィルターのような振る舞いになることである。画素サイズや位相差検出画素１１３の配列位置によって遮光板Ｓの透過率分布は異なるものとなる。ここでは説明の簡便化のため透過率分布は一定とし、遮光側のクロストーク成分のみ発生するとして、信号成分の入射光側からのクロストーク成分は無視している。ただし、本発明に係る合焦位置検出器３２では、画素サイズや位相差検出画素１１３の配列位置によって遮光板Ｓの透過率分布は異なることを想定しており、詳細に後述する実施例１〜３のクロストーク量抑圧補正処理により、遮光側と入射光側によるクロストーク成分を勘案しても好適にそのクロストーク量を抑圧するものとなっている。
【００５１】
まず、クロストークを考慮した合焦時においても、図１０（ａ），（ｂ）にそれぞれ示すように、図６の合焦時と同様であり、隣り合う位相差検出画素Ａ，Ｂのそれぞれの結像画像はいずれも同じ中心軸で真円状となり、これに応じて位相差検出画素Ａ，Ｂの画素値はいずれも同じとなる。
【００５２】
しかしながら、点光源が合焦位置の前方にあるボケ状態の場合、遮光板Ｓによる遮光が１００％であれば位相差検出画素Ａ，Ｂの結像画像はそれぞれ図７（ａ）,（ｂ）のような半円となるが、図１１（ａ），（ｂ）にそれぞれ示すようにクロストークを考慮すると、その結像画像における信号成分の半円に対し当該遮光板Ｓの透過率の比率で減光されたクロストーク成分が対称的な半円として結像される。例えば、図７の例で式（１）をα‐β線間で適用した結果、位相差検出画素Ａ，Ｂの視差ｋがｋ＝２×Ｄａとして得られるべきとしても、図１１の例では、式（１）を同条件で適用してもそのクロストーク成分の影響で位相差検出画素Ａ，Ｂの視差ｋがｋ＝２×Ｄａとして得ることができない。
【００５３】
点光源が合焦位置の後方にあるボケ状態の場合も同様に、図１２（ａ），（ｂ）にそれぞれ示すようにクロストークを考慮すると、位相差検出画素Ａ，Ｂの結像画像は信号成分の半円に対し当該遮光板Ｓの透過率の比率で減光されたクロストーク成分が対称的な半円として結像される。このため、図７の例で式（１）を適用して得られるべき視差ｋが、図１２に示す例では異なる視差の値となってしまう。
【００５４】
このような原理で、位相差検出画素１１３に近傍画素からのクロストークが発生すると、そのデフォーカス量の算出精度が低下する。このクロストーク量は、撮像レンズ２の絞り値や位相差検出画素１１３の配列位置、被写体の像高・色によっても異なるので、単純な固定の補正値によって補正することはできない。このため、非特許文献２の技法では、撮像レンズの個体認識・絞り値、被写体の像高・色、位相差検出画素の配列位置等の数多くのパラメータに対応させた補正テーブルを多数持つことを提案しているが、膨大な数の補正テーブルが必要となり実用的とは云えない。
【００５５】
〔合焦位置検出器〕
そこで、図１に示す本実施形態の撮像装置５０では、合焦位置検出器３２により、以下に説明する各実施例のクロストーク量抑圧補正処理を実行し、その後、デフォーカス量を算出し合焦位置調節制御を行う。
【００５６】
より具体的には、合焦位置検出器３２は、画素部１１における焦点調節対象領域内の対角２画素１組の位相差検出画素１１３を構成するＡ，Ｂ画素（位相差検出画素Ａ，Ｂ）の各画素値の双方を用いた各実施例のクロストーク量抑圧補正処理に基づいて、これら各画素値について互いに相関性のあるクロストーク量を抑制するよう補正した補正画素値をそれぞれ算出する。そして、合焦位置検出器３２は、焦点調節対象領域内の当該対角２画素１組の位相差検出画素１１３の画素群について、位相差検出画素Ａ，Ｂの各々に対する当該補正画素値を用いた式（１）等の相関演算処理を実行することによりデフォーカス量を算出する。
【００５７】
まず、実施例１のクロストーク量抑圧補正処理として、隣接する位相差検出画素Ａ，Ｂでは近似的に同量のクロストーク成分が発生するとみなしたときの処理例を説明する。続いて、実施例２，３のクロストーク量抑圧補正処理として、隣接する位相差検出画素Ａ，Ｂでは異なる量のクロストーク成分が発生するとみなしたときの処理例を説明する。
【００５８】
（実施例１）
図１３は、本実施形態の撮像装置５０における実施例１のクロストーク量抑圧補正処理を含む合焦位置検出器３２の自動焦点調節制御に関するフローチャートである。
【００５９】
図１３に示す合焦位置検出器３２の自動焦点調節制御に係る処理は、所定間隔ごとに連続的に行うことができる。撮像素子１の画素信号は、撮像される度にメモリ５に記憶されることから、合焦位置検出器３２は、デジタル信号処理部３１を経てメモリ５から撮像素子１の画素部１１の複数個所に配置された焦点調節対象領域内の各位相差検出画素１１３の位相差検出画素信号（画素値）を読み出す（ステップＳ１）。
【００６０】
続いて、合焦位置検出器３２は、読み出した位相差検出画素信号の信号レベルを測定し（ステップＳ２）、当該信号のＳＮ比を考慮して所定の閾値以上であるか否かを判別する（ステップＳ３）。即ち、位相差検出画素１１３の画素値が低レベルであるとノイズの影響によりデフォーカス量の算出精度が著しく低下し誤った方向に撮像レンズ２の合焦位置調節を行ってしまう場合がある。そのため、画素部における焦点調節対象領域内の位相差検出画素１１３の画素値に閾値を設けて合焦位置調節を行うか行わないかを事前に決定する。この閾値は撮像素子１やデフォーカス量の算出方法等に応じて予め設定される。
【００６１】
続いて、読み出した位相差検出画素信号の信号レベルが所定の閾値未満であるとき、合焦位置検出器３２は焦点検出不能と判定して（ステップＳ３：Ｎｏ）、今回の合焦位置検出の処理を終了する。一方、読み出した位相差検出画素信号の信号レベルが所定の閾値以上であるとき、合焦位置検出器３２は焦点検出可能と判定して（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、ステップＳ４に移行する。
【００６２】
焦点検出可能な位相差検出画素信号に関して、合焦位置検出器３２は、相関演算の画素数（ｎｉ,ｎｊ）を決定し（ステップＳ４）、以下に説明するように画素部１１における焦点調節対象領域内で後述する式（２）及び式（３）を用いて実施例１のクロストーク量抑圧補正処理を実行し（ステップＳ５）、これによって画素部１１における焦点調節対象領域内の全ての対角２画素一組の位相差検出画素１１３の画素群について、クロストーク量を抑制した位相差検出画素１１３の補正画素値ＤＡｉｊ’，ＤＢｉｊ’が得られる。続いて、合焦位置検出器３２は、補正画素値ＤＡｉｊ’，ＤＢｉｊ’を用いて式（１）等のデフォーカス量算出式に基づく相関演算処理を実行することによりデフォーカス量を算出し（ステップＳ６）、撮像レンズ２の自動焦点調節の実行をＩＦ制御部４に指示する（ステップＳ７）。これにより、ＩＦ制御部４は、撮像レンズ２の位置を動かすための撮像レンズ制御信号を撮像レンズ２に対し出力し、合焦位置調節を行う。尚、デフォーカス量の算出方法によっては、クロストーク量の抑圧補正とデフォーカス量算出の式を統合して一括して計算する形態としてもよい。
【００６３】
前述した図２及び図３にて、位相差検出画素１１３のＡ，Ｂ画素（位相差検出画素Ａ，Ｂ）は、対角２画素１組として対角方向に近接しておりＸ軸方向ｉ番目、Ｙ軸方向ｊ番目の位相差検出画素Ａ，Ｂの画素値をそれぞれＤＡｉｊ，ＤＢｉｊとすると、画素値ＤＡｉｊは、信号成分ＳＡｉｊ及びクロストーク成分ＮＡｉｊからなり、画素値ＤＢｉｊは、信号成分ＳＢｉｊ及びクロストーク成分ＮＢｉｊからなる。
【００６４】
例えば、位相差検出画素Ａ，Ｂのα‐β線間の画素値に関して図１４（ａ），（ｂ）を参照して説明すると、図１４（ａ），（ｂ）では、クロストーク成分ＮＡｉｊ、信号成分ＳＡｉｊ、及び画素値ＤＡｉｊについてはそれぞれ「ＮＡ」，「ＳＡ」 ，「ＤＡ」とし、クロストーク成分ＮＢｉｊ、信号成分ＳＢｉｊ、及び画素値ＤＢｉｊについてはそれぞれ「ＮＢ」，「ＳＢ」 ，「ＤＢ」として図示しているが、画素値ＤＡｉｊ，ＤＢｉｊの実際の波形はそれぞれＳＡｉｊ＋ＮＡｉｊ，ＳＢｉｊ＋ＮＢｉｊとなる。
【００６５】
このため、式（１）におけるＡｉｊ,Ｂｉｊにそれぞれ画素値ＤＡｉｊ，ＤＢｉｊを適用して相関演算値ＣＯＲ（ｋ）を求めると、図１０〜図１２に示す結像モデルを例に説明したように、デフォーカス量の算出精度が低下してしまう。
【００６６】
そこで、本発明に係る実施例１のクロストーク量抑圧補正処理では、信号成分ＳＡｉｊ及びクロストーク成分ＮＡｉｊからなる画素値ＤＡｉｊと、信号成分ＳＢｉｊ及びクロストーク成分ＮＢｉｊからなる画素値ＤＢｉｊとの対角方向に近接していることの相関性を利用して、位相差検出画素Ａ，Ｂの補正画素値ＤＡｉｊ’，ＤＢｉｊ’を求めるようにする。そして、デフォーカス量の算出時に、この補正画素値ＤＡｉｊ’，ＤＢｉｊ’をそれぞれ式（１）におけるＡｉｊ,Ｂｉｊに適用し相関演算値ＣＯＲ（ｋ）を求めてこれが最小となるｋの値を定めるようにする。
【００６７】
即ち、実施例１のクロストーク量抑圧補正処理では、位相差検出画素Ａの画素値ＤＡｉｊから位相差検出画素Ｂの画素値ＤＢｉｊを差分しゼロ値で下限制限した値を位相差検出画素Ａの補正画素値ＤＡｉｊ’とし、位相差検出画素Ｂの画素値ＤＢｉｊから位相差検出画素Ａの画素値ＤＡｉｊを差分しゼロ値で下限制限した値を位相差検出画素Ｂの補正画素値ＤＢｉｊ’として算出する。
【００６８】
より具体的には、本実施例では位相差検出画素Ａ，Ｂのクロストーク成分ＮＡｉｊ，ＮＢｉｊを近似的に同等とみなして、図１５（ａ）,（ｂ）にそれぞれ示すように、位相差検出画素Ａ，Ｂの画素値ＤＡｉｊ，ＤＢｉｊをそれぞれ式（２）及び式（３）を用いて補正し、補正画素値ＤＡｉｊ’，ＤＢｉｊ’を求める。図１５（ａ）,（ｂ）では、クロストーク成分ＮＡｉｊ、信号成分ＳＡｉｊ、及び画素値ＤＡｉｊについてはそれぞれ「ＮＡ」，「ＳＡ」 ，「ＤＡ」とし、クロストーク成分ＮＢｉｊ、信号成分ＳＢｉｊ、及び画素値ＤＢｉｊについてはそれぞれ「ＮＢ」，「ＳＢ」 ，「ＤＢ」として図示している。クロストーク成分ＮＡｉｊ，ＮＢｉｊは、それぞれ異なる値でもよく、図１０〜図１２の結像モデル中の遮光板Ｓの透過率を一定とはしていない場合に相当する。
【００６９】
【数２】
0006641187.tif 000003
【００７０】
【数３】
0006641187.tif 000004
【００７１】
これにより、クロストーク量を抑圧した位相差検出画素Ａ，Ｂの補正画素値ＤＡｉｊ’，ＤＢｉｊ’を得ることができ、この補正画素値ＤＡｉｊ’，ＤＢｉｊ’は、効果的に図６〜図７に示す結像モデルに適用することができる。また、位相差検出画素Ａ，Ｂの画素値を読み出す回路を共有する構成とするときは、その読み出し回路通過時に生じる共通のノイズ成分を式（２）及び式（３）によって低減できる。尚、補正画素値ＤＡｉｊ’，ＤＢｉｊ’について、全てｉ，ｊの画素（Ｘ軸方向ｉ番目、Ｙ軸方向ｊ番目の位相差検出画素Ａ，Ｂ）について計算する必要はなく、画素部における焦点調節対象領域分のみ計算すればよい。そして、補正画素値ＤＡｉｊ’，ＤＢｉｊ’を用いて式（１）等の算出方法によりデフォーカス量を算出することができる。
【００７２】
ここで、実施例１の補正画素値ＤＡｉｊ’，ＤＢｉｊ’の算出に関して位相差検出画素Ａ，Ｂのクロストーク成分ＮＡｉｊ，ＮＢｉｊを近似的に同等とみなしている点について補足説明する。信号成分ＳＡｉｊ,ＳＢｉｊの値は合焦時であればＳＡｉｊ＝ＳＢｉｊ、非合焦時であればＳＡｉｊ≠ＳＢｉｊである。しかし、クロストーク成分ＮＡｉｊ，ＮＢｉｊは合焦時或いは非合焦時に関わらずＮＡｉｊ≒ＮＢｉｊとなりやすい。これは、対角２画素１組の位相差検出画素Ａ，Ｂが極近傍にあるため、クロストークに影響を与えるマイクロレンズ１１６の光軸に対して為す入射光角度が近似的に同じとみなせることができ、その４方向を囲う撮像画素１１１が全てＧ色画素であるためである。また、位相差検出画素Ａ，Ｂの配列が本例のような４画素１組のＢ色・Ｒ色画素の位置ではなく対角位置のＧ色画素に位置する場合でも、対角一対の位相差検出画素１１３の一方におけるその８方向を囲う画素が、Ｇ色画素×３、Ｒ色画素×２、Ｒ色画素×１、及びノンカラーフィルター画素（他方の位相差検出画素１１３）×１として、同じ関係となるため、対角２画素１組の位相差検出画素Ａ，Ｂにそれぞれ影響を与えるクロストーク量は近似的に同じと扱うことができる場合が多い。勿論、被写体によっては一部の位相差検出画素Ａ，ＢでＮＡｉｊ≠ＮＢｉｊとなる可能性があるものの、式（１）におけるＡｉｊ,Ｂｉｊにそれぞれ補正画素値ＤＡｉｊ’，ＤＢｉｊ’を適用し複数回計算に使用することで、結果的に実施例１のクロストーク量抑圧補正処理を適用しない場合に比べて式（１）の相関演算値ＣＯＲ（ｋ）の算出精度を向上させることができる。
【００７３】
以上のように、実施例１のクロストーク量抑圧補正処理を行う合焦位置検出器３２によれば、クロストーク量を抑圧するよう補正した画素値を個々の撮像素子１に応じて得ることができるため、デフォーカス量の算出精度を向上させ合焦位置の検出精度を改善することができる。特に、特許文献２の技法のようなクロストークを補正する補正テーブルの係数決定のための撮像素子の製造は不要である。そして、本発明に係る合焦位置検出器３２及びこれを備える撮像装置５０によれば、特許文献２の技法では補正テーブルの置き換え等が必要とされていた撮像レンズ２の交換時にも、何ら処理方法を変更することなく対応可能である。また、本発明に係る合焦位置検出器３２によれば、当該クロストーク量の抑圧補正に係る多数の補正テーブルを保持する必要がなく、特許文献２の技法で必要とされていた撮像装置内のメモリ・計算量と比して節約することができる。
【００７４】
（実施例２）
次に、本実施形態の撮像装置５０における実施例２のクロストーク量抑圧補正処理について説明する。上述した実施例１に係る式（２）及び式（３）では、クロストーク成分ＮＡ， ＮＢをそれぞれ近似的に同等とみなしているが、これらＮＡ， ＮＢには少なからず差異がある。特に対角２画素１組の位相差検出画素１１３のＡ，Ｂ画素が、図２及び図３に示す例とは異なり、４画素１組の撮像素子１１１におけるＧ色の対角配列にある構成である場合、そのＡ画素は左右隣接のカラーフィルターがＲ色で上下隣接のカラーフィルターがＢ色となり、そのＢ画素は左右隣接のカラーフィルターがＢ色で上下隣接のカラーフィルターがＲ色となる。この場合のＡ，Ｂ画素の斜め方向隣接のカラーフィルターはいずれもＧ色である。このため、被写体の色や入射角度、デフォーカス量の算出に係る画素部１１における焦点調節対象領域によっては実施例１のように式（２）及び式（３）を用いて補正画素値ＤＡｉｊ’，ＤＢｉｊ’を算出すると、その信号成分ＳＡｉｊ，ＳＢｉｊに不要な減算量が生じ、クロストーク成分ＮＡｉｊ，ＮＢｉｊに対するＳＮ比が十分に得られないおそれがある。
【００７５】
そこで、実施例２のクロストーク量抑圧補正処理では、クロストーク成分ＮＡｉｊ，ＮＢｉｊの差異がある場合を考慮して、信号成分ＳＡｉｊ，ＳＢｉｊに不要な減算量が生じるのを軽減するようにして、補正画素値ＤＡｉｊ”，ＤＢｉｊ”を算出する。図１６は、本実施形態の撮像装置５０における実施例２のクロストーク量抑圧補正処理を含む合焦位置検出器３２の自動焦点調節制御に関するフローチャートである。図１６に示す実施例２に係る制御フローは、クロストーク量抑圧補正処理に係る図１３に示すステップＳ５が、ステップＳ５ａ，Ｓ５ｂに置き換えられている点で相違している。
【００７６】
図１６に示すように、本例の合焦位置検出器３２は、図１３に示す例と同様に、デジタル信号処理部３１を経てメモリ５から撮像素子１の画素部１１の複数個所に配置された焦点調節対象領域内の各位相差検出画素１１３の位相差検出画素信号（画素値）を読み出す（ステップＳ１）。
【００７７】
続いて、合焦位置検出器３２は、図１３に示す例と同様に、読み出した位相差検出画素信号の信号レベルを測定し（ステップＳ２）、当該信号のＳＮ比を考慮して所定の閾値以上であるか否かを判別する（ステップＳ３）。続いて、読み出した位相差検出画素信号の信号レベルが所定の閾値未満であるとき、合焦位置検出器３２は焦点検出不能と判定して（ステップＳ３：Ｎｏ）、今回の合焦位置検出の処理を終了する。一方、読み出した位相差検出画素信号の信号レベルが所定の閾値以上であるとき、合焦位置検出器３２は焦点検出可能と判定して（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、ステップＳ４に移行する。
【００７８】
焦点検出可能な位相差検出画素信号に関して、合焦位置検出器３２は、相関演算の画素数（ｎｉ,ｎｊ）を決定し（ステップＳ４）、以下に説明するように、画素部における焦点調節対象領域内で後述する予め定めた補正係数ｘを設定し（ステップＳ５ａ）、後述する式（４）及び式（５）を用いて実施例２のクロストーク量抑圧補正処理を実行し（ステップＳ５ｂ）、これによって画素部１１における焦点調節対象領域内の全ての対角２画素一組の位相差検出画素１１３の画素群について、クロストーク量を抑制した位相差検出画素１１３の補正画素値ＤＡｉｊ”，ＤＢｉｊ”が得られる。続いて、合焦位置検出器３２は、補正画素値ＤＡｉｊ”，ＤＢｉｊ”を用いて式（１）等のデフォーカス量算出式に基づく相関演算処理を実行することによりデフォーカス量を算出し（ステップＳ６）、撮像レンズ２の自動焦点調節の実行をＩＦ制御部４に指示する（ステップＳ７）。これにより、ＩＦ制御部４は、撮像レンズ２の位置を動かすための撮像レンズ制御信号を撮像レンズ２に対し出力し、合焦位置調節を行う。尚、デフォーカス量の算出方法によっては、クロストーク量の抑圧補正とデフォーカス量算出の式を統合して一括して計算する形態としてもよい。
【００７９】
前述した図１４（ａ），（ｂ）に示した位相差検出画素Ａ，Ｂの画素値ＤＡ（＝ＳＡ＋ＮＡ），ＤＢ（＝ＳＢ＋ＮＢ）を基に図１４（ａ），（ｂ）を参照して説明するに、図１７（ａ），（ｂ）では、クロストーク成分ＮＡｉｊ、信号成分ＳＡｉｊ、及び画素値ＤＡｉｊについてはそれぞれ「ＮＡ」，「ＳＡ」 ，「ＤＡ」とし、クロストーク成分ＮＢｉｊ、信号成分ＳＢｉｊ、及び画素値ＤＢｉｊについてはそれぞれ「ＮＢ」，「ＳＢ」 ，「ＤＢ」として図示しているように、画素値ＤＡｉｊ，ＤＢｉｊの実際の波形はそれぞれＳＡｉｊ＋ＮＡｉｊ，ＳＢｉｊ＋ＮＢｉｊとなる。
【００８０】
即ち、実施例２のクロストーク量抑圧補正処理では、位相差検出画素Ａの画素値ＤＡｉｊから位相差検出画素Ａの画素値ＤＡｉｊと位相差検出画素Ｂの画素値ＤＢｉｊとを加算した値に対し補正係数ｘを除した補正値を差分しゼロ値で下限制限した値を位相差検出画素Ａの補正画素値ＤＡｉｊ”とし、位相差検出画素Ｂの画素値ＤＢｉｊから該補正値を差分しゼロ値で下限制限した値を位相差検出画素Ｂの補正画素値ＤＢｉｊ”として算出する。
【００８１】
実施例１との違いは、式（４）及び式（５）に基づいて、画素値ＤＡｉｊ，ＤＢｉｊからそれぞれ（ＤＡｉｊ＋ＤＢｉｊ）／ｘを減算して負成分を除去することにより、補正画素値ＤＡｉｊ”，ＤＢｉｊ”を求める点である。ｘの値は、｛（ｘ−１）・ＮＡ−ＮＢ｝と、 ｛（ｘ−１）・ＮＢ−ＮＡ｝の値が０に近いものを選択することで、好適にクロストーク量を抑圧した補正画素値ＤＡｉｊ”，ＤＢｉｊ”を得ることができ、実験的に検討した結果、ｘの値は１より大きく３以下の固定値とするのが好適である。尚、ｘの値は、１回のデフォーカス量の算出において画素部１１における焦点調節対象領域内で固定値であり、ｉ,ｊの値によって可変させることはない。
【００８２】
【数４】
0006641187.tif 000005
【００８３】
【数５】
0006641187.tif 000006
【００８４】
ｘの値によっては補正画素値ＤＡｉｊ”，ＤＢｉｊ”の値が見かけ上小さくなってしまうが、式（４）及び式（５）において、ｘ＝２の時は式（２）及び式（３）における画素値ＤＡｉｊ，ＤＢｉｊの値を１／２にしたことと同じである。従って、実施例１と同様に位相差検出画素Ａ，Ｂの画素値について互いに相関性のあるクロストーク量を抑圧することができるととともに、位相差検出画素Ａ，Ｂに対し互いに相関性のあるクロストークに差異がある場合を想定しｘの値で加重減算してＮＡｉｊ，ＮＢｉｊの差異をも緩和することができる。即ち、ｘの値によっては、補正画素値ＤＡｉｊ”，ＤＢｉｊ”は、信号成分ＤＡｉｊ，ＤＢｉｊの各値と、対応するクロストーク成分ＮＡｉｊ，ＮＢｉｊの各値との比で示されるＳＮ比を相対的に改善したものとなり、結果的にデフォーカス量の算出精度を向上させることができる。
【００８５】
ところで、ｘの値を実験的に検討して固定値として定める方法以外にも、そのｘの値を画素部における焦点調節対象領域毎に適応的に決定する方法とすることもできる。即ち、Ｘ軸方向ｉ番目、Ｙ軸方向ｊ番目の位相差検出画素Ａ，Ｂのマイクロレンズ１１６の光軸に対して為す入射光角度は同じとみなせることから、画素部における焦点調節対象領域の決定後、その画素部における焦点調節対象領域内の被写体の色成分比、及び、当該位相差検出画素Ａ，Ｂの隣接撮像画素１１１のカラーフィルター配列によって適応的に決定して定めることもできる。尚、実際にはカラーフィルター配列は固定なので、画素部における焦点調節対象領域の決定後、その画素部における焦点調節対象領域内の被写体の色成分比に応じてｘの値を定めることができる。ただし、この場合でも、ｘの値は１より大きく３以下の固定値とするのが好適である。
【００８６】
この実施例２によれば、前述した実施例１の作用・効果を全て包含するとともに、クロストーク成分ＮＡｉｊ，ＮＢｉｊの差異をも緩和させることができるため、デフォーカス量の算出精度をより向上させることができる。
【００８７】
（実施例３）
次に、本実施形態の撮像装置５０における実施例３のクロストーク量抑圧補正処理を含む自動焦点調節制御について説明する。上述した実施例２では、画素部における焦点調節対象領域内で式（４）及び式（５）のｘの値を１つに定めてデフォーカス量の算出を行う例を説明した。一方、実施例３のクロストーク量抑圧補正処理を含む自動焦点調節制御では、１回の自動焦点調節制御の動作中に、画素部１１における１つの焦点調節対象領域内でｘの値を変更して補正画素値ＤＡｉｊ’，ＤＢｉｊ’を算出してそれぞれ対応する複数回のデフォーカス量を算出し、その複数回に亘って算出したデフォーカス量を基に、最終的なデフォーカス量を決定する。
【００８８】
即ち、実施例３におけるクロストーク量抑圧補正処理は、画素部１１における焦点調節対象領域内で共通に適用する異なる値を持つ複数の補正係数ｘを可変設定し、位相差検出画素Ａ，Ｂの各々に対する当該補正画素値ＤＡｉｊ’，ＤＢｉｊ’を当該複数の補正係数ｘの各々に応じて算出する。そして、実施例３におけるデフォーカス量の算出は、位相差検出画素Ａ，Ｂの各々に対する当該補正画素値ＤＡｉｊ’，ＤＢｉｊ’を基に当該複数の補正係数ｘの各々に応じた複数のデフォーカス量を算出し、この複数のデフォーカス量を基に最終的なデフォーカス量を算出する。
【００８９】
より具体的に、実施例３のクロストーク量抑圧補正処理を含む自動焦点調節制御では、クロストーク成分ＮＡｉｊ，ＮＢｉｊの差異がある場合を考慮し更に高精度化するために、ｘの値を変更してデフォーカス量を算出する回数（ｙ回とする）は任意に予め定めた固定回数とし、ｘの値については実施例２と同様に、１より大きく３以下の固定値とするのが好適である。そして、実施例３では、ｙ回のデフォーカス量を計算して最終的なデフォーカス量を決定する。
【００９０】
従って、本実施例では、ｙ回の補正画素値ＤＡｉｊ”，ＤＢｉｊ”を算出する。図１８は、本実施形態の撮像装置５０における実施例３のクロストーク量抑圧補正処理を含む合焦位置検出器３２の自動焦点調節制御に関するフローチャートである。図１８に示す実施例３に係る制御フローは、図１６に示す自動焦点調節制御に関する制御フローに対し、可変設定する補正係数ｘの値に応じてｙ回のデフォーカス量を計算し最終的なデフォーカス量を決定する処理（ステップＳ６ａ，Ｓ６ｂ，Ｓ６ｃ）が追加されている点で相違している。
【００９１】
図１８に示すように、本例の合焦位置検出器３２は、図１３及び図１６に示す例と同様に、デジタル信号処理部３１を経てメモリ５から撮像素子１の画素部１１の複数個所に配置された焦点調節対象領域内の各位相差検出画素１１３の位相差検出画素信号（画素値）を読み出す（ステップＳ１）。
【００９２】
続いて、合焦位置検出器３２は、図１３及び図１６に示す例と同様に、読み出した位相差検出画素信号の信号レベルを測定し（ステップＳ２）、当該信号のＳＮ比を考慮して所定の閾値以上であるか否かを判別する（ステップＳ３）。続いて、読み出した位相差検出画素信号の信号レベルが所定の閾値未満であるとき、合焦位置検出器３２は焦点検出不能と判定して（ステップＳ３：Ｎｏ）、今回の合焦位置検出の処理を終了する。一方、読み出した位相差検出画素信号の信号レベルが所定の閾値以上であるとき、合焦位置検出器３２は焦点検出可能と判定して（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、ステップＳ４に移行する。
【００９３】
焦点検出可能な位相差検出画素信号に関して、合焦位置検出器３２は、相関演算の画素数（ｎｉ,ｎｊ）を決定し（ステップＳ４）、まずｙ回行うことになるデフォーカス量の算出におけるデフォーカス量の値が、後述するステップＳ６，Ｓ６ａを経て既に算出されｙ回分のデフォーカス量の値としてメモリ５に保持されているか否かを判定する（ステップＳ６ｂ）。ｙ回分のデフォーカス量の値がメモリ５に保持されているときは（ステップＳ６ｂ：Ｙｅｓ）、ステップＳ６ｃに移行し、ｙ回に満たないときは（ステップＳ６ｂ：Ｎｏ）、ステップＳ５ａに移行する。
【００９４】
続いて、合焦位置検出器３２は、ｙ回行うことになるデフォーカス量の１回ごとの算出時に画素部１１における焦点調節対象領域内で、ｙ回異なる値に変更する補正係数ｘを設定して（ステップＳ５ａ）、上述した式（４）及び式（５）を用いたクロストーク量抑圧補正処理を実行し（ステップＳ５ｂ）、これによって画素部１１における焦点調節対象領域内の全ての対角２画素一組の位相差検出画素１１３の画素群について、当該補正係数ｘを用いてクロストーク量を抑制した位相差検出画素１１３の補正画素値ＤＡｉｊ”，ＤＢｉｊ”が得られる。
【００９５】
続いて、合焦位置検出器３２は、当該補正係数ｘに基づく補正画素値ＤＡｉｊ”，ＤＢｉｊ”を用いて式（１）等のデフォーカス量算出式に基づく相関演算処理を実行することによりデフォーカス量を算出し（ステップＳ６）、そのデフォーカス量の値をメモリ５に保持する（ステップＳ６ａ）。
【００９６】
画素部１１における焦点調節対象領域内で、ｙ回分の異なる値の補正係数ｘに基づく補正画素値ＤＡｉｊ”，ＤＢｉｊ”を用いて算出されるデフォーカス量の値がｙ個分、メモリ５に保持されるまで、ステップＳ５ａ〜Ｓ６ａまでの処理を繰り返し（ステップＳ６ｂ）、ｙ個のデフォーカス量の値がメモリ５に保持されると（ステップＳ６ｂ：Ｙｅｓ）、ステップＳ６ｃに移行する。
【００９７】
１回の自動焦点調節制御の動作中に、画素部１１における１つの焦点調節対象領域内でｙ個のデフォーカス量の値がメモリ５に保持されると（ステップＳ６ｂ：Ｙｅｓ）、合焦位置検出器３２は、そのｙ個のデフォーカス量の値を用いて最終的なデフォーカス量を決定する（ステップＳ６ｃ）。
【００９８】
続いて、合焦位置検出器３２は、最終的なデフォーカス量を基に、撮像レンズ２の自動焦点調節の実行をＩＦ制御部４に指示する（ステップＳ７）。これにより、ＩＦ制御部４は、撮像レンズ２の位置を動かすための撮像レンズ制御信号を撮像レンズ２に対し出力し、合焦位置調節を行う。尚、デフォーカス量の算出方法によっては、クロストーク量の抑圧補正とデフォーカス量算出の式を統合して一括して計算する形態としてもよい。
【００９９】
１回の自動焦点調節制御の動作中に、画素部１１における１つの焦点調節対象領域内でｙ回異なる値に変更する補正係数ｘの具体的な値として、例えばｘの値を１．７，２．０，２．３の３回に亘って、それぞれの補正画素値ＤＡｉｊ”，ＤＢｉｊ”を求め、それぞれに対応する３個のデフォーカス量を算出し、この３個のデフォーカス量から最終的なデフォーカス量を決定する。
【０１００】
ｙ個のデフォーカス量の値を用いて最終的なデフォーカス量を決定する方法として、例えばこれらｙ個の値の加算平均とする方法や、これらｙ個の値のうち撮像レンズ２を動かす距離が最小となるものに対応するデフォーカス量を選択して決定する方法、或いは、画素部における焦点調節対象領域内の色成分と、位相差検出画素１１３に隣接する撮像画素１１１のカラーフィルター配列の関係を考慮し重み付けした加重平均とする方法とすることができる。
【０１０１】
この実施例３によれば、前述した実施例１，２の作用・効果を全て包含するとともに、クロストーク成分ＮＡｉｊ，ＮＢｉｊの差異をも緩和させ、尚且つそのデフォーカス量の算出精度を更に向上させることができる。
【０１０２】
以上、特定の実施形態の例を挙げて本発明を説明したが、本発明は前述した例に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、撮像素子１において、マスク１１４はマイクロレンズ１１６と適合して分割瞳方向に応じて遮光するよう構成した例を示しているが、マイクロレンズ１１６の設置が無くともマスク１１４を分割瞳方向に応じて遮光するよう構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明によれば、クロストーク量を抑圧するよう補正した画素値を個々の撮像素子に応じて得ることができるので、自動焦点調節を行うカメラの用途に有用である。
【符号の説明】
【０１０４】
１  撮像素子
２  撮像レンズ
３  デジタル信号処理制御部
４  ＩＦ制御部
５  メモリ
６  表示部
７  記録部
８  操作部
１１  画素部
３１  デジタル信号処理部
３２  合焦位置検出器
３３  駆動制御部
５０  撮像装置
５１  撮像光学系
５２  信号処理系
５３  入出力系
１１１  撮像画素
１１３  位相差検出画素（Ａ画素、Ｂ画素）
１１４  マスク
１１５  フォトダイオード
１１６  マイクロレンズ
１１７  メタル配線
【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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