(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系の瞳を通過する光束を受光し、第１の波長領域において分光感度特性を有し、二次元状に配置された複数の撮像用画素と、前記撮像光学系の瞳の一対の領域を通過する一対の光束を受光し、前記第１の波長領域を含みかつ前記第１の波長領域よりも広い第２の波長領域に分光感度特性を有し、前記撮像用画素の一部に置換されて配置される複数の焦点検出用画素と、を有する撮像素子と、
前記焦点検出用画素の出力データに基づき前記一対の光束により形成される一対の像の像ズレ量を算出し、該像ズレ量に基づき前記撮像光学系のデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、
前記焦点検出用画素に隣接する前記撮像用画素の出力データを、当該撮像用画素に隣接する隣接撮像用画素の出力データと前記隣接撮像用画素の分光感度特性とに起因するクロストーク量と、当該焦点検出用画素の出力データと当該焦点検出用画素の分光感度特性とに起因するクロストーク量との差に基づくクロストーク補正量で補正する補正手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記撮像用画素は異なる分光感度特性を有する複数種類の撮像用画素を含み、
前記焦点検出用画素の分光感度特性は、前記複数種類の撮像用画素の全ての分光感度特性の波長領域を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の撮像装置において、
前記焦点検出用画素の光電変換部は、前記撮像用画素の光電変換部の面積よりも小さい面積を有し、
前記補正手段は、前記焦点検出用画素の光電変換部の面積に基づき、前記撮像用画素の出力データを更に補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
撮像光学系の瞳を通過する光束を受光し、二次元状に配置され、光電変換部を有する複数の撮像用画素と、前記撮像光学系の瞳の一対の領域を通過する一対の光束を受光し、前記撮像用画素の一部に置換されて配置され、前記撮像用画素の光電変換部よりも小さな面積の光電変換部を有する複数の焦点検出用画素と、を有する撮像素子と、
前記焦点検出用画素の出力データに基づき前記一対の光束により形成される一対の像の像ズレ量を算出し、該像ズレ量に基づき前記撮像光学系のデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、
前記焦点検出用画素に隣接する前記撮像用画素の出力データを、当該撮像用画素に隣接する隣接撮像用画素の出力データと前記隣接撮像用画素の前記光電変換部の面積とに起因するクロストーク量と、当該焦点検出用画素の出力データと当該焦点検出用画素の前記光電変換部の面積とに起因するクロストーク量との差に基づくクロストーク補正量で補正する補正手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の撮像装置において、
前記隣接撮像用画素の前記光電変換部の面積に基づく第１のクロストーク率と前記焦点検出用画素の前記光電変換部の面積に基づく第２のクロストーク率とを記憶する記憶手段と、
前記隣接撮像用画素の出力データと、前記記憶手段に記憶された前記第１のクロストーク率と、前記焦点検出用画素の出力データと、前記記憶手段に記憶された前記第２のクロストーク率とに基づき前記クロストーク補正量を算出する算出手段と、を更に備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の撮像装置において、
前記撮像用画素は、異なる分光感度特性を有する複数種類の撮像用画素を含み、
前記焦点検出用画素は、前記複数種類の撮像用画素のうちの1つの撮像用画素の分光感
度特性と同一であることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記補正手段は、前記光学系の絞り開口Ｆ値が大きくなるにつれてクロストーク補正量を小さく変えることを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記補正手段は、前記光学系による撮影画面の中心から前記焦点検出用画素の位置までの距離が大きくなるにつれてクロストーク補正量を大きく変えることを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記補正手段は、前記焦点検出用画素の光電変換部と前記撮像用画素の光電変換部との間の距離が大きくなるにつれてクロストーク補正量を小さく変えることを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記焦点検出用画素の位置における画像データを、前記補正手段による補正後の前記撮像用画素の画像データに基づいて補間により求める補間手段を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０に記載の撮像装置において、
前記焦点検出用画素は、１つのマイクロレンズと１対の光電変換部を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
請求項１〜１０に記載の撮像装置において、
前記焦点検出用画素は、１つのマイクロレンズと前記１対の光束の内の一方の光束を受光する光電変換部を有する第１の焦点検出用画素と、１つのマイクロレンズと前記１対の光束の内の他方の光束を受光する光電変換部を有する第２の焦点検出用画素とからなることを特徴とする撮像装置。
【請求項１３】
撮像光学系の瞳を通過する光束を受光し、二次元状に配置された複数の撮像用画素と、前記撮像光学系の瞳の一対の領域を通過する一対の光束を受光し、前記撮像用画素の一部に置換されて配置され、前記撮像用画素と異なった構造を有する複数の焦点検出用画素と、を有する撮像素子と、
前記焦点検出用画素の出力データに基づき前記一対の光束により形成される一対の像の像ズレ量を算出し、該像ズレ量に基づき前記撮像光学系のデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、
前記焦点検出用画素に隣接する前記撮像用画素の出力データを、当該撮像用画素に隣接する隣接撮像用画素の出力データと前記隣接撮像用画素の構造とに起因するクロストーク量と、当該焦点検出用画素の出力データと当該焦点検出用画素の構造とに起因するクロストーク量との差に基づくクロストーク補正量で補正する補正手段と、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】
本発明は撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
イメージセンサーの撮像用画素の配列中に瞳分割型位相差検出方式の焦点検出用画素を配列することによって、撮像機能と焦点検出機能を兼ね備えたイメージセンサーを有する撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この撮像装置のイメージセンサーで画像データを取得する場合には、焦点検出用画素が配置された画素位置の画像データを、この焦点検出用画素の近傍にある撮像用画素の画像データに基づいて補間して求めている。
【０００３】
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】特開平０１−２１６３０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の撮像装置では、画素補間処理により求めた画像データには、焦点検出用画素近傍において画像品質の劣化が発生するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明による撮像装置は、撮像光学系の瞳を通過する光束を受光し、第１の波長領域において分光感度特性を有し、二次元状に配置された複数の撮像用画素と、前記撮像光学系の瞳の一対の領域を通過する一対の光束を受光し、前記第１の波長領域を含みかつ前記第１の波長領域よりも広い第２の波長領域に分光感度特性を有し、前記撮像用画素の一部に置換されて配置される複数の焦点検出用画素と、を有する撮像素子と、前記焦点検出用画素の出力データに基づき前記一対の光束により形成される一対の像の像ズレ量を算出し、該像ズレ量に基づき前記撮像光学系のデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、前記焦点検出用画素に隣接する前記撮像用画素の出力データを、当該撮像用画素に隣接する隣接撮像用画素の出力データと前記隣接撮像用画素の分光感度特性とに起因するクロストーク量と、当該焦点検出用画素の出力データと当該焦点検出用画素の分光感度特性とに起因するクロストーク量との差に基づくクロストーク補正量で補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
請求項４の発明による撮像装置は、撮像光学系の瞳を通過する光束を受光し、二次元状に配置され、光電変換部を有する複数の撮像用画素と、前記撮像光学系の瞳の一対の領域を通過する一対の光束を受光し、前記撮像用画素の一部に置換されて配置され、前記撮像用画素の光電変換部よりも小さな面積の光電変換部を有する複数の焦点検出用画素と、を有する撮像素子と、前記焦点検出用画素の出力データに基づき前記一対の光束により形成される一対の像の像ズレ量を算出し、該像ズレ量に基づき前記撮像光学系のデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、前記焦点検出用画素に隣接する前記撮像用画素の出力データを、当該撮像用画素に隣接する隣接撮像用画素の出力データと前記隣接撮像用画素の前記光電変換部の面積とに起因するクロストーク量と、当該焦点検出用画素の出力データと当該焦点検出用画素の前記光電変換部の面積とに起因するクロストーク量との差に基づくクロストーク補正量で補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
請求項１３の発明による撮像装置は、撮像光学系の瞳を通過する光束を受光し、二次元状に配置された複数の撮像用画素と、前記撮像光学系の瞳の一対の領域を通過する一対の光束を受光し、前記撮像用画素の一部に置換されて配置され、前記撮像用画素と異なった構造を有する複数の焦点検出用画素と、を有する撮像素子と、前記焦点検出用画素の出力データに基づき前記一対の光束により形成される一対の像の像ズレ量を算出し、該像ズレ量に基づき前記撮像光学系のデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、前記焦点検出用画素に隣接する前記撮像用画素の出力データを、当該撮像用画素に隣接する隣接撮像用画素の出力データと前記隣接撮像用画素の構造とに起因するクロストーク量と、当該焦点検出用画素の出力データと当該焦点検出用画素の構造とに起因するクロストーク量との差に基づくクロストーク補正量で補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、クロストークに起因する画像データの劣化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
一実施の形態の撮像装置として、レンズ交換式デジタルスチルカメラを例に上げて説明する。図１は一実施の形態のカメラの構成を示す横断面図である。一実施の形態のデジタルスチルカメラ２０１は交換レンズ２０２とカメラボディ２０３から構成され、交換レンズ２０２がマウント部２０４を介してカメラボディ２０３に装着される。
【０００８】
交換レンズ２０２はレンズ２０９、ズーミング用レンズ２０８、フォーカシング用レンズ２１０、絞り２１１、レンズ駆動制御装置２０６などを備えている。レンズ駆動制御装置２０６は不図示のマイクロコンピューター、メモリ、駆動制御回路などから構成され、フォーカシング用レンズ２１０および絞り２１１の駆動制御や、ズーミング用レンズ２０８、フォーカシング用レンズ２１０および絞り２１１の状態検出などを行う他、後述するボディ駆動制御装置２１４との通信によりレンズ情報の送信とカメラ情報の受信を行う。
【０００９】
カメラボディ２０３は撮像素子２１２、ボディ駆動制御装置２１４、液晶表示素子駆動回路２１５、液晶表示素子２１６、接眼レンズ２１７、メモリカード２１９などを備えている。撮像素子２１２には、撮像用画素が二次元状に配置されるとともに、焦点検出位置に対応した部分に焦点検出用画素が組み込まれている。
【００１０】
ボディ駆動制御装置２１４はマイクロコンピューター、メモリ、駆動制御回路などから構成され、撮像素子２１２の駆動制御と画像信号および焦点検出信号の読み出し、画像信号の処理と記録、焦点検出信号に基づく焦点検出演算と交換レンズ２０２の焦点調節、カメラの動作制御を行う。また、ボディ駆動制御装置２１４は電気接点２１３を介してレンズ駆動制御装置２０６と通信を行い、レンズ情報の受信とカメラ情報（デフォーカス量や絞り値等）の送信を行う。
【００１１】
液晶表示素子２１６は液晶ビューファインダー（ＥＶＦ：電気的ビューファインダー）として機能する。液晶表示素子駆動回路２１５は撮像素子２１２によるスルー画像を液晶表示素子２１６に表示し、撮影者は接眼レンズ２１７を介してスルー画像を観察することができる。メモリカード２１９は、撮像素子２１２により撮像された画像を記憶する画像ストレージである。
【００１２】
交換レンズ２０２を通過した光束により撮像素子２１２の受光面上に被写体像が形成される。この被写体像は撮像素子２１２により光電変換され、画像信号と焦点検出信号がボディ駆動制御装置２１４へ送られる。
【００１３】
ボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２の焦点検出用画素からの焦点検出信号に基づいてデフォーカス量を算出し、このデフォーカス量をレンズ駆動制御装置２０６へ送る。また、ボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２からの画像信号を処理してメモリカード２１９に格納するとともに、撮像素子２１２からのスルー画像信号を液晶表示素子駆動回路２１５へ送り、スルー画像を液晶表示素子２１６に表示させる。さらに、ボディ駆動制御装置２１４は、レンズ駆動制御装置２０６へ絞り制御情報を送って絞り２１１の開口制御を行う。
【００１４】
レンズ駆動制御装置２０６は、レンズ情報をフォーカシング状態、ズーミング状態、絞り設定状態、絞り開放Ｆ値などに応じて変更する。具体的には、ズーミング用レンズ２０８とフォーカシング用レンズ２１０の位置と絞り２１１の絞り値を検出し、これらのレンズ位置と絞り値に応じてレンズ情報を演算したり、あるいは予め用意されたルックアップテーブルからレンズ位置と絞り値に応じたレンズ情報を選択する。
【００１５】
レンズ駆動制御装置２０６は、受信したデフォーカス量に基づいてレンズ駆動量を算出し、レンズ駆動量に応じてフォーカシング用レンズ２１０を合焦点へ駆動する。また、レンズ駆動制御装置２０６は受信した絞り値に応じて絞り２１１を駆動する。
【００１６】
カメラボディ２０３にはマウント部２０４を介して種々の結像光学系を有する交換レンズ２０２が装着可能であり、カメラボディ２０３は撮像素子２１２に組み込まれた焦点検出用画素の出力に基づいて交換レンズ２０２の焦点調節状態を検出する。
【００１７】
図２は撮影画面上における焦点検出用画素の配置を示す図であり、後述する焦点検出用画素列の出力に基づいて焦点検出を行うときに、撮影画面上で像をサンプリングする領域（焦点検出エリア、焦点検出位置）を示す。この一実施の形態では、撮影画面１００の中央および左右の３箇所に焦点検出エリア１０１〜１０３が配置された例を示す。長方形で示した焦点検出エリア１０１〜１０３の長手方向に焦点検出用画素が直線的に配列される。通常、ユーザーが焦点検出エリア１０１〜１０３の中から構図に応じていずれかの焦点検出エリアを手動で選択する。
【００１８】
図３は撮像素子２１２の詳細な構成を示す正面図であり、図２に示す撮影画面中央の焦点検出エリア１０１付近を拡大した図である。図３において、縦横（画素の行と列）は図２に示す撮影画面１００の縦横に対応している。撮像素子２１２は、緑画素(Ｇ)、青画素(Ｂ)および赤画素(Ｒ)からなる撮像用画素３１０と焦点検出用画素３１１から構成され、焦点検出エリア１０１（図２参照）には焦点検出用画素３１１が水平方向に配列されている。焦点検出用画素３１１は、撮像用画素３１０の緑画素(Ｇ)と青画素(Ｂ)が配置されるべき行に直線的に密に配置されている。
【００１９】
図４に示すように、撮像用画素３１０はマイクロレンズ１０、光電変換部１１、不図示の色フィルターから構成される。色フィルターには赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の３種類があり、それぞれの分光感度は図６に示す特性になっている。撮像素子２１２では、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)の色フィルターを備えた撮像用画素がベイヤー配列されている。
【００２０】
図５に示すように、焦点検出用画素３１１はマイクロレンズ１０と１対の光電変換部１２、１３とから構成され、光電変換部１２、１３はそれぞれ半円形である。
焦点検出用画素３１１には光量をかせぐために色フィルターは配置されておらず、その分光特性は光電変換を行うフォトダイオードの分光感度特性と、赤外カットフィルター（不図示）の分光感度特性とを総合した分光感度特性（図７参照）となり、図６に示す緑画素(Ｇ)、赤画素(Ｒ)および青画素(Ｂ)の分光感度特性を加算したような分光感度特性であり、その感度の光波長領域は緑画素(Ｇ)、赤画素(Ｒ)および青画素(Ｂ)の感度の光波長領域を包括している。
【００２１】
撮像用画素３１０の光電変換部１１は、マイクロレンズ１０により明るい交換レンズの射出瞳（たとえばＦ１．０）を通過する光束をすべて受光するような形状に設計されている。焦点検出用画素３１１の１対の光電変換部１２、１３は、マイクロレンズ１０により交換レンズの特定の射出瞳（たとえばＦ２．８）を通過する光束をすべて受光するような形状に設計されている。
【００２２】
図８は撮像用画素３１０の断面図である。撮像用画素３１０では、撮像用の光電変換部１１の前方にマイクロレンズ１０が配置され、マイクロレンズ１０により光電変換部１１の形状が前方に投影される。光電変換部１１は半導体回路基板２９上に形成され、不図示の色フィルターはマイクロレンズ１０と光電変換部１１の中間に配置される。
【００２３】
図９は焦点検出用画素３１１の断面図である。焦点検出用画素３１１では、１対の光電変換部１２、１３の前方にマイクロレンズ１０が配置され、マイクロレンズ１０により光電変換部１２、１３の形状が前方に投影される。１対の光電変換部１２、１３は半導体回路基板２９上に形成されるとともに、その上にマイクロレンズ１０が半導体イメージセンサーの製造工程により一体的かつ固定的に形成される。
【００２４】
図１０は、マイクロレンズを用いた瞳分割型位相差検出方式の焦点検出光学系の構成を示す。図において、９０は、交換レンズ２０２（図１参照）の予定結像面に配置されたマイクロレンズの前方ｄの距離に設定された射出瞳である。距離ｄは、マイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部との間の距離などに応じて決まる距離であって、この明細書では“測距瞳距離”という。９１は交換レンズ２０２の光軸、５０、６０はマイクロレンズ、(５２，５３)、(６２，６３)はマイクロレンズ５０，６０に対応する光電変換部、７２，７３、８２，８３は焦点検出用の光束である。
【００２５】
また、９２はマイクロレンズ５０，６０により射出瞳９０に投影された光電変換部５２、６２の領域であり、この明細書では“測距瞳”という。９３はマイクロレンズ５０，６０により射出瞳９０に投影された光電変換部５３，６３の領域、すなわち測距瞳である。なお、図１０ではわかりやすくするために測距瞳９２，９３を楕円形の領域で示すが、実際は光電変換部５２、５３、６２、６３の形状が拡大投影された形状となる。
【００２６】
図１０では、光軸９１上にある焦点検出用画素（マイクロレンズ５０と１対の光電変換部５２，５３からなる）と、隣接する焦点検出用画素（マイクロレンズ６０と１対の光電変換部６２，６３からなる）を模式的に例示しているが、その他の焦点検出用画素においても、１対の光電変換部はそれぞれ１対の測距瞳９２，９３から各マイクロレンズに到来する光束を受光する。焦点検出用画素の配列方向は、１対の測距瞳の並び方向、すなわち１対の光電変換部の並び方向と一致させる。
【００２７】
マイクロレンズ５０、６０は光学系の予定結像面近傍に配置されており、光軸９１上に配置されたマイクロレンズ５０によってその背後に配置された１対の光電変換部５２、５３の形状がマイクロレンズ５０、６０から測距瞳距離ｄだけ離間した射出瞳９０上に投影され、その投影形状は測距瞳９２，９３を形成する。マイクロレンズ５０に隣接して配置されたマイクロレンズ６０によってその背後に配置された１対の光電変換部６２、６３の形状が測距瞳距離ｄだけ離間した射出瞳９０上に投影され、その投影形状は測距瞳９２，９３を形成する。すなわち、測距瞳距離ｄにある射出瞳９０上で各焦点検出用画素の光電変換部の投影形状（測距瞳９２，９３）が一致するように、各画素のマイクロレンズと光電変換部の位置関係が決定されている。
【００２８】
光電変換部５２は、測距瞳９２を通過してマイクロレンズ５０に向う焦点検出光束７２によって、マイクロレンズ５０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。光電変換部５３は、測距瞳９３を通過してマイクロレンズ５０に向う焦点検出光束７３によって、マイクロレンズ５０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。また、光電変換部６２は、測距瞳９２を通過してマイクロレンズ６０に向う焦点検出光束８２によって、マイクロレンズ６０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。光電変換部６３は、測距瞳９３を通過してマイクロレンズ６０に向う焦点検出光束８３によって、マイクロレンズ６０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００２９】
上述した焦点検出用画素を直線状に多数配置し、各画素の１対の光電変換部の出力を測距瞳９２および測距瞳９３に対応した出力グループにまとめることによって、測距瞳９２と測距瞳９３をそれぞれ通過する焦点検出光束が焦点検出用画素列上に形成する１対の像の強度分布に関する情報が得られる。この情報に対して後述する像ズレ検出演算処理（相関演算処理、位相差検出処理）を施すことによって、いわゆる瞳分割方式で１対の像の像ズレ量が検出される。さらに、像ズレ量に所定の変換処理を施すことにより、予定結像面に対する現在の結像面（予定結像面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出位置における結像面）の偏差（デフォーカス量）が算出される。
【００３０】
ここで、画素補間処理により求めた画像データにおいて、焦点検出用画素近傍で画像品質の劣化が発生する問題について説明する。この問題は、画素補間処理の性能向上を図かることによって画像品質をある程度向上できるが、それだけでは画像品質を向上できない部分がある。多数の画像データを収集してさらに検討した結果、画像劣化の原因が焦点検出用画素から撮像用画素へのクロストークであることが判明した。
【００３１】
このようなクロストークが発生する原因は、（１）光電変換部を形成する半導体基板内部において、入射光により光電変換部の端部や深部で発生した電子が周辺の光電変換部に拡散する。（２）半導体表面に形成される遮光メタル層、配線メタル層の間を光が反射伝播する。（３）焦点検出用画素へ入射した光の一部が焦点検出用画素外へ反射され、この反射光がセンサーパッケージ上のカバーガラスなどで再反射されて周辺の撮像用画素に入射する、などが考えられる。このような焦点検出用画素から撮像用画素へのクロストークが発生すると、焦点検出用画素の近傍にある撮像用画素から出力される画像データが劣化してしまうとともに、これらの撮像用画素の画像データを用いて求めた焦点検出用画素位置の画像データも劣化してしまう。
【００３２】
さらに、クロストークについて詳細に説明する。図１１は、撮像用画素でクロストークが発生する原因を説明するための図であり、撮像用画素５００と焦点検出用画素６００の断面構造を示す。撮像用画素５００および焦点検出用画素６００は、マイクロレンズ、フィルター、遮光メタル、配線メタル、半導体基板上に形成されたフォトダイオードから構成される。なお、焦点検出用画素６００にはフィルターを設けなくてもよい。
【００３３】
図１１に示す構成において、上述したクロストークの発生原因（１）は、焦点検出用画素６００の光電変換部（フォトダイオード）に入射した光がフォトダイオードの外部や深部で光電変換されて電子を発生した後、この電子が拡散して隣接する撮像用画素５００の光電変換部に混ざり込むことによるものである。また、クロストークの発生原因（２）は、焦点検出用画素６００に入射した光が遮光メタルと配線メタルの隙間を反射伝播して隣接する撮像用画素５００の光電変換部に混ざり込むことによるものである。さらに、クロストークの発生原因（３）は、焦点検出用画素６００に入射した光がフォトダイオードなどで反射していったん焦点検出用画素外に出射した後、センサパッケージのカバーガラスやオプチカルローパスフィルターや赤外カットフィルターなどで反射され、隣接する撮像用画素の光電変換部に入射して混ざり込むことによるものである。
【００３４】
クロストークの発生原因（１）〜（３）はいずれも、入射光線の角度特性によりクロストークの影響度が変化し、入射光線がマイクロレンズの光軸となす角度が大きくなるにつれてクロストークが増加する傾向にある。基本的には、焦点検出用画素の光電変換部へは測距瞳（例えば図１０の９２，９３）を通過した光線が入射するが、クロストークを発生する光線は測距瞳以外の領域からも焦点検出用画素に入射する。一般に、撮影レンズの絞り開口の周辺部を通る光線の焦点検出用画素への入射角度は、絞り開口の中心部を通る光線の焦点検出用画素への入射角度より大きくなり、クロストークにより大きく影響する。このように、クロストーク量は撮影レンズの絞り開口Ｆ値に応じて変化するので、クロストーク補正に用いるクロストーク率を撮影レンズの絞り開口Ｆ値に応じて測定し、絞り開口Ｆ値に応じたデータとして記憶しておき、クロストーク補正の際には撮像時の絞り開口Ｆ値データをレンズ駆動制御装置２０６（図１参照）から受信し、この絞り開口Ｆ値データに応じたクロストーク率を用いて撮像用画素の画像データに対しクロストーク補正を行う。
【００３５】
また、クロストークの発生原因（１）に関しては、半導体基板への侵入深さが深い長波長光（赤）のほうが影響度は大きくなる。このような光波長によるクロストーク率の変動を入射光の分光分布特性に応じて補正するために、クロストーク率の分光特性を予め測定して記憶しておくとともに、焦点検出用画素の周囲の撮像用画素のＲＧＢ出力に基づき撮像時の焦点検出用画素への入射光線の分光分布特性を求め、測定された入射光の分光分布特性と記憶されたクロストーク率の分光特性に基づいて、クロストーク補正に用いるクロストーク率を補正するようにしてもよい。
【００３６】
さらに、クロストークの発生原因（３）に関しては、クロストークの発生原因となる光線がクロストークを受ける画素のフィルターを通過することになるので、クロストークの原因となる光の波長に応じてクロストーク率が変動する。このようなクロストーク率の変動を入射光の分光分布特性に応じて補正するために、クロストークを受ける撮像用画素の分光分布（フィルター波長特性）に対するクロストーク率の分光特性を予め測定して記憶しておくとともに、焦点検出用画素の周囲の撮像用画素のＲＧＢ出力に基づき撮像時の焦点検出用画素への入射光線の分光分布特性を求め、クロストークを受ける撮像用画素の分光分布（フィルター波長特性）と、測定された入射光の分光分布特性と、記憶されたクロストーク率の分光特性に基づいて、クロストーク補正に用いるクロストーク率を補正するようにしてもよい。
【００３７】
図１２は、一実施の形態のデジタルスチルカメラ（撮像装置）の撮像動作を示すフローチャートである。ボディ駆動制御装置２１４は、ステップ１００でカメラの電源スイッチ（不図示）がオンされるとこの動作を開始する。続くステップ１１０で撮像用画素の画像データを間引き読み出しし、電子ビューファインダーに表示する。ステップ１２０では焦点検出用画素列から１対の像に対応した１対の像データを読み出す。ここでは、ユーザーが焦点検出エリア選択スイッチ（不図示）を操作していずれかの焦点検出エリアを選択しているものとする。ステップ１３０において、読み出された１対の像データに基づいて像ズレ検出演算処理（相関演算処理）を行い、像ズレ量を演算し、さらに像ズレ量をデフォーカス量に変換する。なお、相関演算処理については詳細を後述する。
【００３８】
ステップ１４０において合焦近傍か否か、つまり算出されたデフォーカス量の絶対値が所定値以内であるか否かを調べる。合焦近傍でないと判定した場合はステップ１５０へ進み、デフォーカス量をレンズ駆動制御装置２０６に送信し、交換レンズ２０２のフォーカシングレンズ２０８を合焦位置に駆動させ、ステップ１１０へ戻って上述した動作を繰り返す。なお、焦点検出不能な場合もこのステップに分岐し、レンズ駆動制御装置２０６にスキャン駆動命令を送信し、交換レンズ２０２のフォーカシングレンズ２０８を無限から至近までの間でスキャン駆動させ、ステップ１１０へ戻って上述した動作を繰り返す。
【００３９】
一方、合焦近傍であると判定した場合はステップ１６０へ進み、シャッターボタン（不図示）によりシャッターレリーズ操作がなされたか否かを判定し、なされていないと判定した場合はステップ１１０へ戻って上述した動作を繰り返す。シャッターレリーズ操作がなされたと判定した場合はステップ１７０へ進み、レンズ駆動制御装置２０６に対して絞り調整命令を送信し、交換レンズ２０２の絞り値を制御Ｆ値（ユーザーまたは自動により設定されたＦ値）にする。絞り制御が終了した時点で、撮像素子２１２に撮像動作を行わせ、撮像素子２１２のすべての撮像用画素の画像データとすべての焦点検出用画素の焦点検出用信号データを読み出す。
【００４０】
ステップ１８０において、焦点検出用画素の周囲にある撮像用画素のデータをその撮像用画素の近傍の焦点検出用画素のデータに基づいて後述するクロストーク補正する。続くステップ１９０で、焦点検出用画素列の各画素位置の画素データを焦点検出用画素の周囲の撮像用画素の画像データに基づいて後述する画素補間する。ステップ２００では、撮像用画素の画像データおよび補間された画像データからなる画像データをメモリーカード２１９に保存し、ステップ１１０へ戻って上述した動作を繰り返す。
【００４１】
次に、図１２のステップ１３０で実行される像ズレ検出演算処理（相関演算処理）の詳細について説明する。焦点検出用画素が検出する１対の像は、測距瞳がレンズの絞り開口によりけられて光量バランスが崩れている可能性があるので、光量バランスが崩れていても像ズレ検出精度を維持できるタイプの相関演算を施す。
【００４２】
焦点検出用画素列から読み出された１対のデータ列（Ａ１1〜Ａ１M、Ａ２1〜Ａ２M：Mはデータ数）に対し、（１）式により光量バランスが崩れていても像ズレ検出精度を維持できるタイプの相関演算を施し、相関量Ｃ(ｋ)を算出する。
Ｃ(ｋ)＝Σ｜Ａ１n・Ａ２n+1+k−Ａ２n+k・Ａ１n+1｜  ・・・（１）
（１）式において、Σ演算はｎについて累積され、ｎのとる範囲はずらし量ｋに応じてＡ１n、Ａ１n+1、Ａ２n+k、Ａ２n+1+kのデータが存在する範囲に限定される。ずらし量ｋは整数であり、データ列のデータ間隔を単位とした相対的シフト量である。
【００４３】
（１）式の演算結果は、図１３(ａ)に示すように、１対のデータの相関が高いシフト量（図１３(ａ)ではｋ＝ｋj＝２）において相関量Ｃ(ｋ)が極小（小さいほど相関度が高い）になる。（２）式〜（５）式による３点内挿の手法を用い、連続的な相関量に対する極小値Ｃ(ｘ)を与えるシフト量ｘを求める。
ｘ＝ｋj＋Ｄ／ＳＬＯＰ  ・・・（２）、
Ｃ(ｘ)＝ Ｃ(ｋj)−｜Ｄ｜  ・・・（３）、
Ｄ＝｛Ｃ(ｋj-1)−Ｃ(ｋj+1)｝／２  ・・・（４）、  
ＳＬＯＰ＝ＭＡＸ｛Ｃ(ｋj+1)−Ｃ(ｋj)，Ｃ(ｋj-1)−Ｃ(ｋj)｝  ・・・（５）
【００４４】
（２）式で算出されたずらし量ｘの信頼性があるかどうかは、以下のようにして判定される。図１３(ｂ)に示すように、１対のデータの相関度が低い場合は、内挿された相関量の極小値Ｃ(ｘ)の値が大きくなる。したがって、Ｃ(ｘ)が所定のしきい値以上の場合は算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量ｘをキャンセルする。あるいは、Ｃ(ｘ)をデータのコントラストで規格化するために、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰでＣ(ｘ)を除した値が所定値以上の場合は、算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量ｘをキャンセルする。あるいはまた、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰが所定値以下の場合は、被写体が低コントラストであり、算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量ｘをキャンセルする。
【００４５】
図１３(ｃ)に示すように、１対のデータの相関度が低く、シフト範囲ｋmin〜ｋmaxの間で相関量Ｃ(ｋ)の落ち込みがない場合は、極小値Ｃ(ｘ)を求めることができず、このような場合は焦点検出不能と判定する。
【００４６】
なお、相関演算式としては上記（１）式に限定されず、測距瞳がレンズの絞り開口によりけられて光量バランスが崩れていても像ズレ検出精度を維持できるタイプの相関演算であれば、この一実施の形態の相関演算に用いることができる。
【００４７】
算出されたずらし量ｘの信頼性があると判定された場合は、（６）式により像ズレ量ｓｈｆｔに換算される。
ｓｈｆｔ＝ＰＹ・ｘ  ・・・（６）
（６）式において、ＰＹは検出ピッチ（焦点検出用画素の配列ピッチ）である。次に、（６）式で算出された像ズレ量ｓｈｆｔに所定の変換係数ｋを乗じてデフォーカス量ｄｅｆへ変換する。
ｄｅｆ＝ｋ・ｓｈｆｔ  ・・・（７）
【００４８】
次に、図１２のステップ１８０におけるクロストーク補正処理について説明する。図１４、図１５は撮像用画素３１１におけるクロストークの説明図であって、図１４は撮像用画素が焦点検出用画素に隣接している場合、図１５は撮像用画素が焦点検出用画素に隣接していない場合を示している。変数ｈ、ｖは、図３に示す２次元画素配置において水平方向および垂直方向の画素の位置を示すための変数である。例えば、焦点検出用画素、Ｒ撮像用画素、Ｇ撮像用画素、Ｂ撮像用画素がｈ列目、ｖ行目にある場合には、焦点検出用画素から出力される１対の焦点検出用信号データをＡ１(ｈ,ｖ)、Ａ２(ｈ,ｖ)、Ｒ撮像用画素から出力される画像データをＲ(ｈ,ｖ)、Ｒ’(ｈ,ｖ)、Ｇ撮像用画素から出力される画像データをＧ(ｈ,ｖ)、Ｇ’(ｈ,ｖ)、Ｂ撮像用画素から出力される画像データをＢ(ｈ,ｖ)、Ｂ’(ｈ,ｖ)で表す。
【００４９】
図１４に示すように、焦点検出用画素に隣接しているｈ列目、ｖ行目にあるＲ撮像用画素の画像データＲ’(ｈ,ｖ)とｈ＋１列目、ｖ行目にあるＧ撮像用画素の画像データＧ’(ｈ＋１,ｖ)を隣接している焦点検出用画素の焦点検出用信号データに応じて補正する場合を考える。Ｒ撮像用画素、Ｇ撮像用画素は、上下左右に隣接する４つの画素と斜め方向に隣接する４つの画素からクロストーク（出力の漏れこみ）を受けるとする。
【００５０】
図１４、図１５を比較するとわかるように、Ｒ撮像用画素、Ｇ撮像用画素については、焦点検出用画素に隣接していない状態から焦点検出用画素に隣接している状態に変った場合のクロストーク量の変化量は、図１４に示すＲ撮像用画素、Ｇ撮像用画素に隣接するｖ−１行目の３つの焦点検出用画素からのクロストーク量から図１５に示すＲ撮像用画素、Ｇ撮像用画素に隣接するｖ−１行目の３つの撮像用画素からのクロストーク量を差し引けばよい。
【００５１】
ここで、光電変換部から他の光電変換部へ漏れ出る出力（クロストーク）をその光電変換部の出力で除した比率をクロストーク率と定める。図１４において、焦点検出用画素からＲ撮像用画素へのクロストーク率をαｒｉ（ｉ＝１〜６）、焦点検出用画素からＧ撮像用画素へのクロストーク率をαｇｉ（ｉ＝１〜６）とする。また、図１５において、隣接する撮像用画素からＲ撮像用画素へのクロストーク率をβｉ（ｉ＝１〜３）、隣接する撮像用画素からＧ撮像用画素へのクロストーク率をγｉ（ｉ＝１〜３）とする。
【００５２】
クロストーク量は光電変換部間の距離に応じて変化するので、同じ構造の光電変換手段からのクロストーク率であっても距離に応じて異なるクロストーク率を設定できるようにしている。また、クロストーク量は撮像用画素の波長感度に応じて変化するので、上記クロストーク補正においてＲ撮像用画素へのクロストーク率はＧ撮像用画素へのクロストーク率とは別々に設定できるようにしている。
【００５３】
クロストーク率αｒｉ、αｇｉ、βｉ、γｉは理論的にまたは実験的に予め算出し、ボディ駆動制御装置２１４（図１参照）に記憶しておく。例えば、実験的に求める場合には、光電変換部に本来の撮像光束が入らないように遮光（光線変換部表面をメタル遮光、マイクロレンズ表面に遮光塗料を塗布、あるいはフィルタを遮光部材に置き換える等）した撮像用画素に周囲を囲まれた単独の焦点検出用画素と撮像用画素を試作し、これらの単独の焦点検出用画素と撮像用画素に光を照射したときに、それらの画素から出力される画像データと焦点検出用信号データとそれらの画素の周囲に設けた遮光画素から出力される信号データとを測定することによって算出することができる。
【００５４】
図１５に示すように周囲を撮像用画素だけで囲まれている場合のＲ撮像用画素、Ｇ撮像用画素の画像データをＲ(ｈ,ｖ)、Ｇ(ｈ＋１,ｖ)とすると、図１４に示すように焦点検出用画素からのクロストークの影響を受けた画像データＲ’(ｈ,ｖ)、Ｇ’(ｈ＋１,ｖ)は以下のようになる。
Ｒ’(ｈ,ｖ)＝Ｒ(ｈ,ｖ)＋αｒ１・Ａ１(ｈ−１,ｖ−１)＋αｒ２・Ａ２(ｈ−１,ｖ−１)＋αｒ３・Ａ１(ｈ,ｖ−１)＋αｒ４・Ａ２(ｈ,ｖ−１)＋αｒ５・Ａ１(ｈ＋１,ｖ−１)＋αｒ６・Ａ２(ｈ＋１,ｖ−１)−β１・Ｂ(ｈ−１,ｖ−１)−β２・Ｇ(ｈ,ｖ−１)−β３・Ｂ(ｈ＋１,ｖ−１)，
Ｇ’(ｈ＋１,ｖ)＝Ｇ(ｈ＋１,ｖ)＋αｇ１・Ａ１(ｈ,ｖ−１)＋αｇ２・Ａ２(ｈ,ｖ−１)＋αｇ３・Ａ１(ｈ＋１,ｖ−１)＋αｇ４・Ａ２(ｈ＋１,ｖ−１)＋αｇ５・Ａ１(ｈ＋２,ｖ−１)＋αｇ６・Ａ２(ｈ＋２,ｖ−１)−γ１・Ｇ(ｈ,ｖ−１)−γ２・Ｂ(ｈ＋１,ｖ−１)−γ３・Ｇ(ｈ＋２,ｖ−１)  ・・・（８）
【００５５】
（８）式において、Ｂ撮像用画素の画像データＢ(ｈ−１,ｖ−１)、Ｂ(ｈ＋１,ｖ−１)およびＧ撮像用画素の画像データＧ(ｈ−１,ｖ−１)、Ｂ(ｈ＋１,ｖ−１)は実際には得られないので、（９）式のように焦点検出用画素の焦点検出用信号データより近似する。
Ｂ(ｈ−１,ｖ−１)＝ηｂ・（Ａ１(ｈ−１,ｖ−１)＋Ａ２(ｈ−１,ｖ−１)），
Ｂ(ｈ＋１,ｖ−１)＝ηｂ・（Ａ１(ｈ＋１,ｖ−１)＋Ａ２(ｈ＋１,ｖ−１)），
Ｇ(ｈ,ｖ−１)＝ηｇ・（Ａ１(ｈ,ｖ−１)＋Ａ２(ｈ,ｖ−１)），
Ｇ(ｈ＋２,ｖ−１)＝ηｇ・（Ａ１(ｈ＋２,ｖ−１)＋Ａ２(ｈ＋２,ｖ−１)），
・・・（９）
（９）式において、ηｂ、ηｇは焦点検出用画素の焦点検出用信号データをＢ撮像用画素およびＧ撮像用画素の画像データに近似的に変換するための変換係数であって、予め理論的または実験的に定めてボディ駆動制御装置２１４（図１参照）に記憶しておく。
【００５６】
（９）式を（８）式に代入して周囲を撮像用画素だけで囲まれている場合のＲ撮像用画素、Ｇ撮像用画素の画像データＲ(ｈ,ｖ)、Ｇ(ｈ＋１,ｖ)を求めると（１０）式になる。
Ｒ(ｈ,ｖ)＝Ｒ’(ｈ,ｖ)−（αｒ１−β１・ηｂ）・Ａ１(ｈ−１,ｖ−１)−（αｒ２−β１・ηｂ）・Ａ２(ｈ−１,ｖ−１)−（αｒ３−β２・ηｇ）・Ａ１(ｈ,ｖ−１)−（αｒ４−β２・ηｇ）・Ａ２(ｈ,ｖ−１)−（αｒ５−β３・ηｂ）・Ａ１(ｈ＋１,ｖ−１)−（αｒ６−β３・ηｂ）・Ａ２(ｈ＋１,ｖ−１)，
Ｇ(ｈ＋１,ｖ)＝Ｇ’(ｈ＋１,ｖ)−（αｇ１−γ１・ηｇ）・Ａ１(ｈ,ｖ−１)−（αｇ２−γ１・ηｇ）・Ａ２(ｈ,ｖ−１)−（αｇ３−γ２・ηｂ）・Ａ１(ｈ＋１,ｖ−１)−（αｇ４−γ２・ηｂ）・Ａ２(ｈ＋１,ｖ−１)−（αｇ５−γ３・ηｇ）・Ａ１(ｈ＋２,ｖ−１)−（αｇ６−γ３・ηｇ）・Ａ２(ｈ＋２,ｖ−１)  ・・・（１０）
【００５７】
（１０）式の右辺は焦点検出用画素の光電変換部から得られる焦点検出用信号データおよび予め定められたクロストーク率であるから、（１０）式を用いて周囲を撮像用画素だけで囲まれている場合のＲ撮像用画素、Ｇ撮像用画素の画像データをＲ(ｈ,ｖ)、Ｇ(ｈ＋１,ｖ)を求めることができる。
【００５８】
（１０）式において、δｒ１＝αｒ１−β１・ηｂ、δｒ２＝αｒ２−β１・ηｂ、δｒ３＝αｒ３−β２・ηｇ、δｒ４＝αｒ４−β２・ηｇ、δｒ５＝αｒ５−β３・ηｂ、δｒ６＝αｒ６−β３・ηｂ、δｇ１＝αｇ１−γ１・ηｇ、δｇ２＝αｇ２−γ１・ηｇ、δｇ３＝αｇ３−γ２・ηｂ、δｇ４＝αｇ４−γ２・ηｂ、δｇ５＝αｇ５−γ３・ηｇ、δｇ６＝αｇ６−γ３・ηｇとすれば、（１１）式のようなクロストーク補正式が得られる。
Ｒ(ｈ,ｖ)＝Ｒ’(ｈ,ｖ)−δｒ１・Ａ１(ｈ−１,ｖ−１)−δｒ２・Ａ２(ｈ−１,ｖ−１)−δｒ３・Ａ１(ｈ,ｖ−１)−δｒ４・Ａ２(ｈ,ｖ−１)−δｒ５・Ａ１(ｈ＋１,ｖ−１)−δｒ６・Ａ２(ｈ＋１,ｖ−１)，
Ｇ(ｈ＋１,ｖ)＝Ｇ’(ｈ＋１,ｖ)−δｇ１・Ａ１(ｈ,ｖ−１)−δｇ２・Ａ２(ｈ,ｖ−１)−δｇ３・Ａ１(ｈ＋１,ｖ−１)−δｇ４・Ａ２(ｈ＋１,ｖ−１)−δｇ５・Ａ１(ｈ＋２,ｖ−１)−δｇ６・Ａ２(ｈ＋２,ｖ−１)  ・・・（１１）
（１１）において、係数δｒｉ、δｇｉ（ｉ＝１〜６）を予め計算してボディ駆動制御装置２１４に記憶しておいてもよい。
【００５９】
クロストークの影響は、後述するように、焦点検出用画素や撮像用画素に対する入射光線の入射角度にも依存するために、クロストーク率は補正される撮像用画素の位置（画面中心からの距離）の関数として定められる。（１１）式を焦点検出用画素に隣接する撮像用画素に施すことによって、クロストーク補正処理がなされる。
【００６０】
次に、図１２のステップ１９０における画素補間処理について説明する。図１６は、焦点検出用画素の位置の画像データを焦点検出用画素の周囲にある撮像用画素の画像データに基づいて補間する場合の説明図であり、図１４に示す画素配列に対応したものである。変数ｈ、ｖは、図３に示す２次元画素配置において水平方向および垂直方向の画素の位置を示すための変数である。
【００６１】
図１６に示すように、ｈ列目、ｖ−１行目にある焦点検出用画素位置の画素データＧ(ｈ,ｖ−１)と、ｈ＋１列目、ｖ−１行目にある焦点検出用画素位置の画素データＢ(ｈ＋１,ｖ−１)とを、隣接している撮像用画素の画像データに応じて補正する場合を考える。ここで、焦点検出用画素の周囲の撮像用画素の画像データは、すでにクロストーク補正処理済みのデータである。ｈ列目、ｖ−１行目の画素位置は、本来Ｇ撮像用画素があるべき画素位置であるから、周囲にある４つのＧ撮像用画素の画像データの平均によりこの画素位置の画像データを（１２）式のように補間する。
Ｇ(ｈ,ｖ−１)＝（Ｇ(ｈ−１,ｖ−２)＋Ｇ(ｈ＋１,ｖ−２)＋Ｇ(ｈ−１,ｖ)＋Ｇ(ｈ＋１,ｖ)）／４  ・・・（１２）
【００６２】
ｈ＋１列目、ｖ−１行目の画素位置は、本来Ｂ撮像用画素があるべき画素位置であるから、周囲にある２つのＢ撮像用画素の画像データの平均によりこの画素位置の画像データを（１３）式のように補間する。
Ｂ(ｈ＋１,ｖ−１)＝（Ｂ(ｈ＋１,ｖ−３)＋Ｇ(ｈ＋１,ｖ＋１)／２  ・・・（１３）
（１２）式、（１３）式をすべての焦点検出用画素の位置に対して施すことによって、画素補間処理がなされる。
【００６３】
《一実施の形態の変形例》
焦点検出用画素の光電変換部の面積が図１４に示したものと異なる焦点検出用画素を用いることもできる。例えば、図２に示す画面中央の焦点検出領域１０１では、撮影光学系の絞りによって測距瞳がケラレにくいので、図１４に示す焦点検出用画素のように、比較的大きな面積の光電変換部を備えた焦点検出用画素を配列する。一方、画面周辺の焦点検出領域１０２、１０３では測距瞳がケラレ易いので、図１４に示す焦点検出用画素の光電変換部より面積が小さな光電変換部を備えた焦点検出用画素を配列することができる。
【００６４】
図１７は、面積の小さな光電変換部を備えた焦点検出用画素の周辺にある撮像用画素のクロストーク補正の説明図である。図１４により説明したように、焦点検出用画素に隣接しているｈ列目、ｖ行目にあるＲ撮像用画素の画像データＲ’(ｈ,ｖ)とｈ＋１列目、ｖ行目にあるＧ撮像用画素の画像データＧ’(ｈ＋１,ｖ)を隣接している焦点検出用画素の焦点検出用信号データに応じて補正する場合を考える。クロストーク量は焦点検出用画素の光電変換部の面積に応じて変化するので、図１４に示すクロストーク率とは異なるクロストーク率を用いなければならない。
【００６５】
図１７において、焦点検出用画素からＲ撮像用画素へのクロストーク率をεｒｉ（ｉ＝１〜６）、焦点検出用画素からＧ撮像用画素へのクロストーク率をεｇｉ（ｉ＝１〜６）とする。（１０）式の導出と同様に、周囲を撮像用画素だけで囲まれている場合のＲ撮像用画素、Ｇ撮像用画素の画像データＲ(ｈ,ｖ)、Ｇ(ｈ＋１,ｖ)を求めると（１４）式になる。
Ｒ(ｈ,ｖ)＝Ｒ’(ｈ,ｖ)−（εｒ１−β１・ζｂ）・Ａ１(ｈ−１,ｖ−１)−（εｒ２−β１・ζｂ）・Ａ２(ｈ−１,ｖ−１)−（εｒ３−β２・ζｇ）・Ａ１(ｈ,ｖ−１)−（εｒ４−β２・ζｇ）・Ａ２(ｈ,ｖ−１)−（εｒ５−β３・ζｂ）・Ａ１(ｈ＋１,ｖ−１)−（εｒ６−β３・ζｂ）・Ａ２(ｈ＋１,ｖ−１)，
Ｇ(ｈ＋１,ｖ)＝Ｇ’(ｈ＋１,ｖ)−（εｇ１−γ１・ζｇ）・Ａ１(ｈ,ｖ−１)−（εｇ２−γ１・ζｇ）・Ａ２(ｈ,ｖ−１)−（εｇ３−γ２・ζｂ）・Ａ１(ｈ＋１,ｖ−１)−（εｇ４−γ２・ζｂ）・Ａ２(ｈ＋１,ｖ−１)−（εｇ５−γ３・ζｇ）・Ａ１(ｈ＋２,ｖ−１)−（εｇ６−γ３・ζｇ）・Ａ２(ｈ＋２,ｖ−１)  ・・・（１４）
【００６６】
（１４）式において、ζｂ、ζｇは光電変換部の面積が小さい焦点検出用画素の焦点検出用信号データをＢ撮像用画素およびＧ撮像用画素の画像データに近似的に変換するための変換係数であって、予め理論的にまたは実験的に定めてボディ駆動制御装置２１４に記憶しておく。
【００６７】
図３に示す撮像素子２１２において、焦点検出用画素３１１はひとつの画素内に１対の光電変換部を備えた例を示したが、図１８に示すように焦点検出用画素３１３，３１４のそれぞれが画素内にひとつの光電変換部を備えた撮像素子２１２Ａとしてもよい。図１８において、焦点検出用画素３１３と焦点検出用画素３１４が対になっており、これらの対の焦点検出用画素３１３、３１４が図３に示す焦点検出用画素３１１に相当する。撮像用画素３１０は、図４に示すようにマイクロレンズ１０と光電変換部１１から構成される。
【００６８】
焦点検出用画素３１３は、図１９(ａ)に示すようにマイクロレンズ１０と光電変換部１６から構成される。また、焦点検出用画素３１４は、図１９(ｂ)に示すようにマイクロレンズ１０と光電変換部１７から構成される。光電変換部１６，１７はマイクロレンズ１０により交換レンズの射出瞳に投影され、図１０に示す測距瞳９２，９３を形成する。したがって、焦点検出用画素３１３，３１４の配列により焦点検出に用いる１対の像の出力を得ることができる。焦点検出用画素内にひとつの光電変換部を備えることによって、撮像素子の読み出し回路構成の複雑化を防止することができる。
【００６９】
図２０は、図１９(ａ)、(ｂ)に示すような構成の焦点検出用画素を配列した場合における、焦点検出用画素に隣接する撮像用画素の出力データのクロストーク補正の説明図である。図１４で説明したように、焦点検出用画素に隣接しているｈ列目、ｖ行目にあるＲ撮像用画素の出力データＲ’(ｈ,ｖ)とｈ＋１列目、ｖ行目にあるＧ撮像用画素の出力データＧ’(ｈ＋１,ｖ)を隣接している焦点検出用画素の出力データに応じて補正する場合を考える。図２０において、焦点検出用画素からＲ撮像用画素へのクロストーク率をαｒｉ（ｉ＝１、４、５）、焦点検出用画素からＧ撮像用画素へのクロストーク率をαｇｉ（ｉ＝２、３、６）とする。
【００７０】
（１０）式の導出と同様に、周囲を撮像用画素だけで囲まれている場合のＲ撮像用画素、Ｇ撮像用画素の出力データＲ(ｈ,ｖ)、Ｇ(ｈ＋１,ｖ)を求めると（１５）式になる。
Ｒ(ｈ,ｖ)＝Ｒ’(ｈ,ｖ)−（αｒ１−β１・θｂ）・Ａ１(ｈ−１,ｖ−１)−（αｒ４−β２・θｇ）・Ａ２(ｈ,ｖ−１)−（αｒ５−β３・θｂ）・Ａ１(ｈ＋１,ｖ−１)，
Ｇ(ｈ＋１,ｖ)＝Ｇ’(ｈ＋１,ｖ)−（αｇ２−γ１・θｇ）・Ａ２(ｈ,ｖ−１)−（αｇ３−γ２・θｂ）・Ａ１(ｈ＋１,ｖ−１)−（αｇ６−γ３・θｇ）・Ａ２(ｈ＋２,ｖ−１)  ・・・（１５）
【００７１】
（１５）式において、θｂ、θｇは焦点検出用画素のひとつの光電変換部から出力される焦点検出用信号データをＢ撮像用画素およびＧ撮像用画素の画像データに近似的に変換するための変換係数であり、予め理論的にまたは実験的に定めてボディ駆動制御装置２１４に記憶しておく。
【００７２】
図２１は、画面上の撮像用画素および焦点検出用画素の位置に応じてクロストークの影響が異なることを説明するための図（図では焦点検出用画素で代表している）である。図において、撮影レンズの光軸９１上にある１対の光電変換部２２，２３を備えた焦点検出用画素２０と、光軸９１から距離Ｚだけ離れた位置にある１対の光電変換部３２，３３を備えた焦点検出用画素３０を示しており、焦点検出用画素２０への入射光線の入射角度（光軸となす角度）より焦点検出用画素３０への入射光線の入射角度が大きくなっており、周囲の撮像用画素へのクロストーク量は焦点検出用画素３０の方が大きくなる。
【００７３】
このようにクロストーク量が焦点検出用画素位置あるいは撮像用画素位置に応じて変化する場合には、クロストーク率を光軸からの距離に応じて測定して記憶しておき、クロストーク補正を行う際にクロストーク補正を行うデータを出力した焦点検出用画素の位置または撮像用画素の位置（光軸からの距離）に応じたクロストーク率を用いてクロストーク補正を行う。
【００７４】
また、上述したようにクロストークを発生する光線は、測距瞳以外の領域からも焦点検出用画素に入射する。このような光線は撮影光学系の射出瞳の大きさと射出瞳の距離（光軸上の焦点検出用画素から射出瞳までの距離）によって規定され、光軸外に配置された焦点検出用画素３０に対しては、射出瞳大きさと射出瞳の距離に応じてクロストーク率が変化する。このような場合に対応するために、クロストーク補正に用いるクロストーク率を撮影光学系の射出瞳の大きさと射出瞳の距離に応じて測定し、射出瞳の大きさおよび射出瞳距離に応じたデータとして記憶しておき、クロストーク補正の際には撮像時の撮影光学系の射出瞳の大きさデータと射出瞳距離データとをレンズ駆動制御装置から受信し、この射出瞳大きさデータと射出瞳距離データに応じたクロストーク率を用いて撮像用画素の画像データに対しクロストーク補正を行う。
【００７５】
（１０）、（１１）、（１４）、(１５)式のクロストーク補正演算式においては、撮像用画素に隣接する３つの焦点検出用画素からのクロストーク補正を行っているが、撮像用画素に最も近い１つの焦点検出用画素からのクロストーク補正のみを行ったり、撮像用画素近傍の３つ以上の焦点検出用画素からのクロストーク補正を行うようにしてもよい。例えば、図１３においてＲ’(ｈ,ｖ)を補正するために、Ａ１(ｈ＋２,ｖ−１)、Ａ２(ｈ＋２,ｖ−１)などを使用することができる。
【００７６】
（１０）、（１１）、（１４）、(１５)式のクロストーク補正演算式においては、焦点検出用画素に隣接する撮像用画素の画像データに対してクロストーク補正を行っているが、焦点検出用画素に直接隣接していなくても焦点検出用画素の近傍にあって、焦点検出用画素からのクロストークの影響を受ける撮像用画素の画像データに対して上述したようにクロストーク補正を行うことが可能である。
【００７７】
図２２は、隣接した撮像用画素５００と焦点検出用画素６００の断面図を示す。撮像用画素５００と焦点検出用画素６００では、以下の項目において相違が考えられる。（１）マイクロレンズの曲率、焦点距離、サイズなどの光学特性、（２）フィルターの分光感度特性などの波長特性、（３）遮光メタルおよび配線メタルのレイアウトや間隔や厚さなどの構造的特性、（４）フォトダイオードの構造。このような相違に起因して、焦点検出用画素が周辺の撮像用画素に与えるクロストークの情況が、通常の撮像用画素が周辺の撮像用画素に与えるクロストークの情況と異なってくる。本発明はこのような焦点検出用画素と撮像用画素の構造の相違に起因したクロストーク量の相違を補正するものに対し、全般的に適用することが可能である。
【００７８】
なお、図３に示す撮像素子２１２では、撮像用画素がベイヤー配列の色フィルターを備えた例を示したが、色フィルターの構成や配列はこれに限定されることはなく、補色フィルター（緑：Ｇ、イエロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ，シアン：Ｃｙ）の配列を採用してもよい。
【００７９】
また、図３に示す撮像素子２１２において、焦点検出用画素には色フィルターを設けない例を示したが、撮像用画素と同色の色フィルターの内、ひとつのフィルター（例えば緑フィルター）を設けた場合でも本発明を適用することができる。
【００８０】
図５、図１９に示す焦点検出用画素では光電変換部の形状を半円形にした例を示したが、光電変換部の形状はこれに限定されず、他の形状であってもよい。例えば、焦点検出用画素の光電変換部の形状を楕円、矩形、多角形などにすることも可能である。撮像素子の中に形状の異なる光電変換部を備えた焦点検出用画素配列を持つ場合には、それぞれの光電変換部の形状に対応したクロストーク率を測定記憶しておき、クロストーク補正を行う焦点検出用画素の光電変換部形状に応じてクロストーク率を切換えてクロストーク補正を行う。
【００８１】
図３に示す撮像素子２１２では、撮像用画素と焦点検出用画素を稠密正方格子配列にした例を示したが、これらの画素配列は稠密六方格子配列にしてもよい。
【００８２】
本発明は、ＣＣＤイメージセンサー、ＣＭＯＳイメージセンサーのどちらに対しても適用することができる。
【００８３】
本発明に係わる撮像装置は、交換レンズがカメラボディに着脱可能に装着されるデジタルスチルカメラやフィルムスチルカメラに限定されない。例えば、レンズ一体型のデジタルスチルカメラやフィルムスチルカメラ、あるいはビデオカメラにも適用できる。また、携帯電話などに内蔵される小型カメラモジュールや監視カメラなどにも適用できる。さらには、カメラ以外の焦点検出装置、測距装置、ステレオ測距装置などにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】一実施の形態のカメラの構成を示す横断面図
【図２】撮影画面上における焦点検出用画素の配置を示す図
【図３】撮像素子の詳細な構成を示す正面図
【図４】撮像用画素の構成を示す図
【図５】焦点検出用画素の構成を示す図
【図６】撮像用画素の分光感度特性を示す図
【図７】焦点検出用画素の分光感度特性を示す図
【図８】撮像用画素の断面図
【図９】焦点検出用画素の断面図
【図１０】マイクロレンズを用いた瞳分割型位相差検出方式の焦点検出光学系の構成を示す図。
【図１１】撮像用画素でクロストークが発生する原因を説明するための図
【図１２】一実施の形態のデジタルスチルカメラ（撮像装置）の撮像動作を示すフローチャート
【図１３】相関演算結果の評価方法を説明するための図
【図１４】撮像用画素におけるクロストークの説明図
【図１５】撮像用画素におけるクロストークの説明図
【図１６】焦点検出用画素の位置の画像データを焦点検出用画素の周囲にある撮像用画素の画像データに基づいて補間する場合の説明図
【図１７】面積の小さな光電変換部を備えた焦点検出用画素の周辺にある撮像用画素のクロストーク補正の説明図
【図１８】焦点検出用画素のそれぞれが画素内にひとつの光電変換部を備えた撮像素子
【図１９】変形例の焦点検出用画素の構成を示す図
【図２０】図１９に示す変形例の焦点検出用画素を配列した場合における、焦点検出用画素に隣接する撮像用画素の出力データのクロストーク補正の説明図
【図２１】画面上の撮像用画素および焦点検出用画素の位置に応じてクロストークの影響が異なることを説明するための図
【図２２】隣接した撮像用画素と焦点検出用画素の断面図
【符号の説明】
【００８５】
１０；マイクロレンズ、１１〜１３、１６、１７；光電変換部、２１２、２１２Ａ；撮像素子、２１４；ボディ駆動制御装置、３１０；撮像用画素、３１１、３１３、３１４；焦点検出用画素
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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