(57)【要約】      （修正有）【課題】レンズ偏芯機能を有する交換レンズにおいて、適切なシェーディング補正値を算出可能な撮像装置を提供する。【解決手段】撮像光学系１０は、レンズユニットの少なくとも一部を光軸に対して偏芯可能に構成される。撮像素子２４は、撮像光学系１０から入射された光束を瞳分割する画素が複数配列される。像信号生成手段４４は、撮像素子２４から出力される信号から一対の像信号を生成する。焦点検出手段４１は、一対の像信号を用いて位相差方式で被写体のピントずれ量を算出する。撮像光学系１０の偏芯状態に応じて一対の像信号の補正値を近似計算するための近似関数があらかじめ記憶されており、撮影光学系１０の偏芯量に適した近似関数が読み出されて補正値が算出され、この補正値を用いて一対の像信号が補正された後、焦点検出手段４１は位相差検出と焦点調節制御とを行う。【選択図】図１
2017223763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズユニットの少なくとも一部を光軸に対して偏芯可能な撮像光学系（１０）と、
前記撮像光学系（１０）から入射された光束を複数の領域に瞳分割するように撮像画素を複数配列した撮像素子（２４）と、
前記撮像素子（２４）光電変換によって出力される出力値から一対の像信号を生成する像信号生成手段（４４）と、
前記像信号生成手段（４４）により得られた像信号を用いて位相差方式で被写体のピントずれ量を算出する焦点検出手段（４１）と、
前記撮像素子（２４）の撮像領域に焦点検出領域を設定する焦点検出領域選択手段（１２１ｃ）と、
前記像信号生成手段（４４）により得られた像信号の補正値を近似により算出するための近似関数を記憶する補正値算出係数記憶手段（１２１ｂ）と、
前記撮像光学系（１０）の偏芯状態における前記像信号生成手段（４４）により得られた像信号の補正値を近似により算出するための近似関数を記憶する偏芯係数記憶手段（１２１ｆ）と、
前記補正値算出係数記憶手段（１２１ｂ）に記憶されている近似関数に基づいて、前記焦点検出領域選択手段（１２１ｃ）が設定した焦点検出領域に応じた補正に有効な近似関数を取得し、前記偏芯係数記憶手段（１２１ｆ）に記憶されている近似関数に基づいて、前記撮像光学系（１０）の偏芯量に応じた補正に有効な近似関数を取得し、当該取得した近似関数に従って補正値を算出する補正値算出手段（１２１ａ）と、
前記補正値算出手段（１２１ａ）によって算出された補正値を用いて補正された像信号をもとに前記焦点検出手段（４１）による焦点調節制御を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記焦点調節制御は、前記撮像光学系（１０）を自動で駆動させて焦点調節を行う制御であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記焦点調節制御は、前記撮像光学系（１０）を手動で駆動させて焦点調節を行う制御であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記補正位置算出手段（１２１ａ）は、前記撮像素子（２４）の瞳分割方向と前記撮像光学系（１０）の偏心方向に基づいて、前記偏芯係数記憶手段（１２１ｆ）に記憶されている近似関数を用いて前記補正値算出手段（１２１ａ）による補正値算出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５】
前記前記像信号生成手段（４４）の検出方向と前記撮像光学系（１０）の偏心方向に基づいて、前記偏芯係数記憶手段（１２１ｆ）に記憶されている近似関数を用いて前記補正値算出手段（１２１ａ）による補正値算出を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に撮像面位相差ＡＦ機能を備える撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、撮像素子を用いた焦点状態を検出する方式として、撮像面位相差ＡＦが知られている。撮像面位相差ＡＦは、撮像光学系の射出瞳を通過した光束を分割して得られた分割光束を複数の焦点検出画素により受光し、その受光量に応じて出力される信号のずれ量に基づいて合焦に必要なフォーカスレンズの駆動量を求める。撮像面位相差ＡＦによれば、高速かつ滑らかな焦点調節動作が可能である。
【０００３】
特許文献１には、１つのマイクロレンズに複数に分割された光電変換部が形成されている２次元撮像素子を備えた撮像装置が開示されている。分割された光電変換部は、１つのマイクロレンズを介して撮像光学系の射出瞳の異なる瞳部分領域を受光するように構成され、瞳分割を行っている。撮像光学系の焦点状態を検出する（焦点検出を行う）ときには、上記瞳分割された画素によって生成される一対の像信号の位相差を求め、その位相差から焦点状態を求める。
【０００４】
ただし、焦点検出用画素群に向かう光束の一部が撮像光学系（レンズ、絞り等の光学素子やこれを保持する鏡筒を含む）によって遮られる、いわゆるケラレが発生している場合がある。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（焦点検出用画素ごとの受光感度のむら：以下、シェーディングという）を生じさせる。このようなケラレによる像信号レベルの低下やシェーディングは、一対の像信号の一致度を低下させ、良好な焦点検出をできなくする。
【０００５】
そこで、特許文献２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た一対の像信号のシェーディングを、撮像画素信号に基づいて補正する技術が開示されている。
【０００６】
特許文献３には、シェーディング補正の演算規模を低減させるため、近似関数に従って補正値を算出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４４１０８０４号明細書
【特許文献２】特開２０１１−１１４５５３号公報
【特許文献３】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】
【０００８】
しかしながら、前記特許文献２および前記特許文献３は、従来から知られているレンズ偏芯機能（シフト機構、ティルト機構、レボルビング機構）を有する交換レンズおよびその交換レンズを用いた撮影機能を備えるカメラの影響が考慮されていない。そのため、十分なシェーディング補正がなされず、良好な精度検出ができない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係る撮像装置は、
レンズユニットの少なくとも一部を光軸に対して偏芯可能な撮像光学系（１０）と、
前記撮像光学系（１０）から入射された光束を複数の領域に瞳分割するように撮像画素を複数配列した撮像素子（２４）と、
前記撮像素子（２４）光電変換によって出力される出力値から一対の像信号を生成する像信号生成手段（４４）と、
前記像信号生成手段（４４）により得られた像信号を用いて位相差方式で被写体のピントずれ量を算出する焦点検出手段（４１）と、
前記撮像素子（２４）の撮像領域に焦点検出領域を設定する焦点検出領域選択手段（１２１ｃ）と、
前記像信号生成手段（４４）により得られた像信号の補正値を近似により算出するための近似関数を記憶する補正値算出係数記憶手段（１２１ｂ）と、
前記撮像光学系（１０）の偏芯状態における前記像信号生成手段（４４）により得られた像信号の補正値を近似により算出するための近似関数を記憶する偏芯係数記憶手段（１２１ｆ）と、
前記補正値算出係数記憶手段（１２１ｂ）に記憶されている近似関数に基づいて、前記焦点検出領域選択手段（１２１ｃ）が設定した焦点検出領域に応じた補正に有効な近似関数を取得し、前記偏芯係数記憶手段（１２１ｆ）に記憶されている近似関数に基づいて、前記撮像光学系（１０）の偏芯量に応じた補正に有効な近似関数を取得し、当該取得した近似関数に従って補正値を算出する補正値算出手段（１２１ａ）と、
前記補正値算出手段（１２１ａ）によって算出された補正値を用いて補正された像信号をもとに前記焦点検出手段（４１）による焦点調節制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る撮像装置によれば、レンズ偏芯機能を有する交換レンズにおいて、偏芯した状態でもより高精度な精度検出ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１における撮像装置の概略構成図
【図２】本発明の実施例１における画素配列の概略図
【図３】本発明の実施例１における画素の概略平面図と概略断面図
【図４】本発明の実施例１における画素と瞳分割の概略説明図
【図５】本発明の実施例１における撮像素子と瞳分割の概略説明図
【図６】本発明の実施例１における第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の概略関係図
【図７】本発明の実施例１におけるシェーディングの発生原理説明図
【図８】本発明の実施例１におけるシェーディング補正値算出の概略図
【図９】本発明の実施例１におけるフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
［全体構成］
本発明における撮像装置の概略構成図を、図１に示す。
【００１４】
図１には、本発明の実施例１であるデジタル一眼レフカメラ２と該カメラ２に対して交換が可能な交換レンズ１とにより構成されるカメラシステムの構成を示している。
【００１５】
交換レンズ１内には撮像光学系１０が収容されている。撮像光学系１０は、複数のレンズや絞りにより構成される。また、交換レンズ１は少なくとも１つ以上のレンズを光軸に対して偏芯することが可能となっており、交換レンズ１の光軸に対して直行するあらかじめ決められた方向に偏芯させるシフト機構１６と、交換レンズ１の光軸に対して円弧上であらかじめ決められた方向に偏芯させるティルト機構１７と、ティルト機構１７を回転させ、ティルト機構の偏芯方向を変更可能なレボルビング機構１８を有している。
【００１６】
レンズ記憶部１４は、ＲＯＭ等により構成され、交換レンズ１の識別情報や撮像光学系１０の光学情報等の各種情報を記憶している。
【００１７】
電気接点１５は交換レンズ１とデジタル一眼レフカメラ２との通信を可能としており、レンズ記憶部１４に記憶されている情報や、後述のレンズ駆動部１１から出力されるフォーカスレンズ位置情報や、シフト機構１６、ティルト機構１７、レボルビング機構１８の各機構の移動量などの情報をカメラ制御部４０に転送することが可能となっている。
【００１８】
フォーカスレンズ１０ａは光軸方向に移動可能となっており、光軸方向に移動させることでピント合わせを行うことができる。
【００１９】
レンズ駆動部１１は、光軸方向に移動可能なフォーカスレンズ１０ａを後述のレンズ制御部１３によって制御および駆動を行う。また、フォーカスレンズ１０ａの位置を検出し、レンズ制御部１３および、前述の電気接点１５を介してカメラ制御部４０にフォーカスレンズ位置情報やレンズ記憶部１４に記憶されている各種情報、シフト機構１６、ティルト機構１７、レボルビング機構１８の各機構の移動量、現在の焦点距離、現在の絞り値などの情報を転送することが可能となっている。
【００２０】
カメラ２において、ハーフミラーで構成された主ミラー２０は、ユーザーが光学ファインダを通して被写体を観察する光学ファインダ観察時には、図示のように撮影光路内のダウン位置に配置されて撮像光学系１０からの光をピント板３０に向けて反射する。また、主ミラー２０は、背面モニタ４３にライブビュー画像を表示するライブビュー観察時や記録用画像（静止画および動画）を生成する撮影時には、撮影光路から退避するアップ位置に回動する。これにより、撮像光学系１０からの光は、シャッタ２３および撮像素子２４に向かう。
【００２１】
サブミラー２１は、主ミラー２０とともに回動し、ダウン位置に配置された主ミラー２０を透過した光をＡＦセンサユニット２２に導く。また、主ミラー２０がアップ位置に回動すると、サブミラー２１も撮影光路から退避する。
【００２２】
ＡＦセンサユニット２２は、被写体から撮像光学系１０を通り、さらにサブミラー２１で反射して入射した光を用いて、カメラ２による撮影範囲内に設けられた複数の焦点検出領域において位相差検出方式による撮像光学系の焦点状態の検出（焦点検出）を行う。ＡＦセンサユニット２２は、各焦点検出領域からの光に一対の像（被写体像）を形成させる２次結像レンズと、該一対の被写体像を光電変換する一対の受光素子列が配置されたエリアセンサ（ＣＣＤ又はＣＭＯＳ）とを含む。エリアセンサの一対の受光素子列は、一対の被写体像の輝度分布に応じた光電変換信号である一対の像信号をカメラ制御部４０に出力する。エリアセンサ上には、複数の焦点検出領域に対応した複数対の受光素子列が２次元配置されている。
【００２３】
シャッタ２３は、光学ファインダ観察時には閉じ、ライブビュー観察時および動画撮影時には開放されて撮像光学系１０により形成された被写体像の撮像素子２４による光電変換（ライブビュー画像および撮影動画の生成）を可能とする。さらに、静止画撮影時には、設定されたシャッタ秒時で開閉し、撮像素子２４の露光を制御する。
【００２４】
撮像素子２４は、ＣＭＯＳイメージセンサ又はＣＣＤイメージセンサとその周辺回路により構成され、撮像光学系１０により形成された被写体像を光電変換してアナログ撮像信号を出力する。撮像素子２４の各画素部には、撮像用素子と焦点検出用素子を兼用した瞳分割用の複数の副画素が配置されている。これについては、後に詳しく説明する。また、撮像素子２４は撮像光学系１０により形成された被写体像の輝度を測定することが可能となっている。
【００２５】
ピント板３０は、撮像素子２４と等価な位置である撮像光学系１０の１次結像面に配置されている。光学ファインダ観察時には、ピント板３０上に、被写体像（ファインダー像）が形成される。ペンタプリズム３１は、ピント板３０上に形成された被写体像を正立正像に変換する。接眼レンズ３２は、正立正像をユーザーに観察させる。ピント板３０、ペンタプリズム３１および接眼レンズ３２により光学ファインダが構成される。
【００２６】
ＡＥセンサ３３は、ピント板３０からの光を、ペンタプリズム３１を介して受光し、該ピント板３０上に形成された被写体像の輝度を測定する。ＡＥセンサ３３は、複数のフォトダイオードを有し、カメラ２による撮影範囲を分割するように設定された複数の測光領域のそれぞれで輝度を測定することができる。また、被写体像の輝度測定のほかにも、被写体像の形や色などを測定して被写体の状態を判定する被写体検知機能も備える。
【００２７】
カメラ制御部４０は、ＭＰＵ等を含むマイクロコンピュータにより構成され、カメラ２と交換レンズ１からなるカメラシステム全体の動作を制御する。
【００２８】
カメラ制御部４０は、ＡＦセンサユニット２２から得られた一対の像信号の位相差を算出し、該位相差から撮像光学系１０の焦点状態（デフォーカス量）を算出する。さらに、カメラ制御部４０は、検出した撮像光学系１０の焦点状態に基づいて、撮像光学系１０の合焦状態を得るためにフォーカスレンズ１０ａを移動させるべき位置である合焦位置を算出する。そして、カメラ制御部４０は、位相差ＡＦにより算出した合焦位置にフォーカスレンズ１０ａを移動させるようレンズ制御部１３にフォーカス指令を送信する。レンズ制御部１３は、受信したフォーカス指令に応じて、レンズ駆動部１１を介してフォーカスレンズ１０ａを合焦位置に移動させる。これにより、撮像光学系１０の合焦状態が得られる。
【００２９】
カメラ制御部４０は、電気接点１５を通して得られる交換レンズ１の情報を取得し、シフト機構１６、ティルト機構１７、レボルビング機構１８の各機構の移動量から、現在の実際の偏芯量を算出することができる。
【００３０】
デジタル処理手段４１は、撮像素子２４からのアナログ撮像信号をデジタル撮像信号に変換し、さらに該デジタル撮像信号に対して各種処理を行って画像信号（画像データ）を生成する。撮像素子２４およびデジタル処理手段４１により撮像系が構成される。
【００３１】
デジタル処理手段４１は、前記撮像素子２４に配置されている瞳分割用の複数の副画素の出力信号に応じた第１焦点検出信号と第２焦点検出信号をそれぞれ生成する像信号生成手段４４がある。第１焦点検出信号と第２焦点検出信号については後で詳しく説明する。
【００３２】
デジタル処理手段４１は、像信号生成手段４４により生成された前記第１焦点検出信号および前記第２焦点検出信号を用いて、位相差検出方式による焦点状態（デフォーカス量）の検出を行う。さらに、デジタル処理手段４１は、検出した撮像光学系１０の焦点状態に基づいて、撮像光学系１０の合焦状態を得るためにフォーカスレンズ１０ａを移動させるべき位置である合焦位置を算出する。この機能を撮像面位相差ＡＦという。
【００３３】
カメラ記憶部４２は、カメラ制御部４０やデジタル処理手段４１の動作で用いられる各種データを記憶している。また、前記像信号生成手段により生成された第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の補正値を算出する際に用いる各種関数を記憶している。各種関数については後で詳しく説明する。
【００３４】
また、カメラ記憶部４２は、生成された記録用画像を保存する。
【００３５】
背面モニタ４３は、液晶パネル等の表示素子により構成され、ライブビュー画像、記録用画像および各種情報を表示する。なお背面モニタ４３には、タッチパネル機能が備えられ、ユーザーのタッチ操作によって背面モニタ４３上で任意の操作が可能である。
【００３６】
［撮像素子］
実施例１の撮像素子２４の配列の概略図を、図２に示す。
【００３７】
実施例１において、図２に示した２列×２行の画素群２００は、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が右下に配置されている。さらに、各画素は２列×１行に配列された第１焦点検出画素２０１と第２焦点検出画素２０２により構成されている。
【００３８】
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（焦点検出信号）の取得を可能としている。本実施例１では、画素の周期Ｐが４μｍ、画素数Ｎが横５５７５列×縦３７２５行＝約２０７５万画素、焦点検出画素の列方向周期ＰＡＦが２μｍ、焦点検出画素数ＮＡＦが横１１１５０列×縦３７２５行＝約４１５０万画素の撮像素子として説明を行う。
【００３９】
図２に示した撮像素子の１つの画素２００Ｇを、撮像素子の受光面側（＋ｚ側）から見た平面図を図３（ａ）に示し、図３（ａ）のａ−ａ断面を−ｙ側から見た断面図を図３（ｂ）に示す。
【００４０】
図３に示すように、本実施例１の画素２００Ｇでは、各画素の受光側に入射光を集光するためのマイクロレンズ３０５が形成され、ｘ方向にＮＨ分割（２分割）、ｙ方向にＮＶ分割（１分割）された光電変換部３０１と光電変換部３０２が形成される。光電変換部３０１と光電変換部３０２が、それぞれ、第１焦点検出画素２０１と第２焦点検出画素２０２に対応する。
【００４１】
光電変換部３０１と光電変換部３０２は、ｐ型層とｎ型層の間にイントリンシック層を挟んだｐｉｎ構造フォトダイオードとしても良いし、必要に応じて、イントリンシック層を省略し、ｐｎ接合フォトダイオードとしても良い。
【００４２】
各画素には、マイクロレンズ３０５と、光電変換部３０１および光電変換部３０２との間に、カラーフィルター３０６が形成される。また、必要に応じて、各副画素毎にカラーフィルターの分光透過率を変えても良いし、カラーフィルターを省略しても良い。
【００４３】
図３に示した画素２００Ｇに入射した光は、マイクロレンズ３０５により集光され、カラーフィルター３０６で分光されたのち、光電変換部３０１と光電変換部３０２で受光される。
【００４４】
光電変換部３０１と光電変換部３０２では、受光量に応じて電子とホールが対生成し、空乏層で分離された後、負電荷の電子はｎ型層（不図示）に蓄積され、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外部へ排出される。
【００４５】
光電変換部３０１と光電変換部３０２のｎ型層（不図示）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。
【００４６】
図３に示した本実施例１の画素構造と瞳分割との対応関係を示した概略説明図を図４に示す。図３（ａ）に示した本実施例１の画素構造のａ−ａ断面を＋ｙ側から見た断面図と結像光学系の射出瞳面を図４に示す。図４では、射出瞳面の座標軸と対応を取るために、断面図のｘ軸とｙ軸を図３に対して反転させている。
【００４７】
図４で、第１焦点検出画素２０１の第１瞳部分領域５０１は、重心が−ｘ方向に偏心している光電変換部３０１の受光面と、マイクロレンズによって、概ね、共役関係になっており、第１焦点検出画素２０１で受光可能な瞳領域を表している。第１焦点検出画素２０１の第１瞳部分領域５０１は、瞳面上で＋Ｘ側に重心が偏心している。
【００４８】
図４で、第２焦点検出画素２０２の第２瞳部分領域５０２は、重心が＋ｘ方向に偏心している光電変換部３０２の受光面と、マイクロレンズによって、概ね、共役関係になっており、第２焦点検出画素２０２で受光可能な瞳領域を表している。第２焦点検出画素２０２の第２瞳部分領域５０２は、瞳面上で−Ｘ側に重心が偏心している。
【００４９】
また、図４で、瞳領域５００は、光電変換部３０１と光電変換部３０２（第１焦点検出画素２０１と第２焦点検出画素２０２）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。
【００５０】
本実施例１の撮像素子と瞳分割との対応関係を示した概略図を図５に示す。第１瞳部分領域５０１と第２瞳部分領域５０２の異なる瞳部分領域を通過した光束は、撮像素子の各画素に、それぞれ、異なる角度で入射し、２×１分割された第１焦点検出画素２０１と第２焦点検出画素２０２で受光される。本実施例１は、瞳領域が水平方向に２つに瞳分割されている例である。必要に応じて、垂直方向に瞳分割を行っても良い。
【００５１】
本発明の撮像素子は、結像光学系の第１瞳部分領域を通過する光束を受光する第１焦点検出画素と、第１瞳部分領域と異なる結像光学系の第２瞳部分領域を通過する光束を受光する第２焦点検出画素と、結像光学系の第１瞳部分領域と第２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。本実施例１の撮像素子では、それぞれの撮像画素が第１焦点検出画素と第２焦点検出画素から構成されている。
【００５２】
必要に応じて、撮像画素と第１焦点検出画素、第２焦点検出画素を個別の画素構成とし、撮像画素配列の一部に、第１焦点検出画素と第２焦点検出画素を部分的に配置する構成としても良い。
【００５３】
本実施例１では、撮像素子の各画素の第１焦点検出画素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焦点検出画素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、撮像素子の画素毎に、第１焦点検出画素２０１と第２焦点検出画素２０２の信号を加算することで、有効画素数Ｎの解像力の撮像信号（撮像画像）を生成する。
【００５４】
［デフォーカス量と像ずれ量の関係］
以下、本実施例１の撮像素子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の関係について説明する。
【００５５】
図６に、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概略関係図を示す。
【００５６】
撮像面８００に本実施例１の撮像素子（不図示）が配置され、図４、図５と同様に、結像光学系の射出瞳が、第１瞳部分領域５０１と第２瞳部分領域５０２に２分割される。
【００５７】
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｜とし、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）として定義される。被写体の結像位置が撮像面（合焦位置）にある合焦状態はｄ＝０である。図６で、被写体８０１は合焦状態（ｄ＝０）の例を示しており、被写体８０２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。
【００５８】
前ピン状態（ｄ＜０）では、被写体８０２からの光束のうち、第１瞳部分領域５０１（第２瞳部分領域５０２）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８００でボケた像となる。ボケた像は、撮像素子に配列された各画素を構成する第１焦点検出画素２０１（第２焦点検出画素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。よって、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。
【００５９】
したがって、本発明では、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焦点検出信号間の像ずれ量の大きさが増加する。
【００６０】
なお、撮像面位相差ＡＦにおいては、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（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。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。
【００６１】
［シェーディング］
図７はシェーディングの発生原理と発生するシェーディングを説明するための図である。
【００６２】
同図において、４０１ａは画像信号Ａの瞳強度分布、４０１ｂは画像信号Ｂの瞳強度分布、４０２は絞り枠、４０３は各像高の画素を示す。また、４０４ａは図７（ａ）の状態における画像信号Ａのシェーディング、４０４ｂは図７（ａ）の状態における画像信号Ｂのシェーディングをそれぞれ示している。
【００６３】
図７（ａ）のような場合、像高が−ｘ１の画素４０３は絞り枠４０２を通して瞳座標上の＋ｘ２の場所の瞳を見ることになる。そのため、図７（ａ）の瞳強度分布４０１ａと瞳強度分布４０１ｂを見れば分かるように画像信号Ａと画像信号Ｂの感度を比較した場合、画像信号Ｂの方の感度が良いことが分かる。逆に、像高が＋ｘ１の撮像素子４０３では絞り枠４０２を通して瞳座標上の−ｘ２の場所の瞳を見ることになるため、画像信号Ａと画像信号Ｂの感度を比較した場合、画像信号Ａの方が感度が良くなる。
【００６４】
上記のような理由のため、図７（ａ）のような状態におけるシェーディングは図７（ｂ）のようになる。シェーディングは図７（ａ）を見れば分かるように、絞り枠４０２の位置や大きさに応じて変化する性質があるため、射出瞳距離と絞り値が変わるとシェーディングも変化する。さらに、レンズの偏芯量によってさらに複雑にシェーディングが変化する。
【００６５】
また、絞り枠４０２以外にもシェーディングが変化する要因として瞳位置のずれが挙げられる。撮像素子の製造公差を考慮した際には、光電変換部である副画素２０１ａ、２０１ｂとマイクロレンズ２０２の位置関係が並進方向や光軸方向にずれる等の問題がある。すると、瞳位置も並進方向や光軸方向にずれてしまうため、瞳分割領域は設定した瞳位置から並進方向や光軸方向にずれてしまう。
【００６６】
図７（ｂ）を見れば分かるように、シェーディングは像高に応じて連続的に変化する値であるため像高関数として表現することが出来る。そのため、予め各条件（絞り値と射出瞳距離情報の組合せ）毎にシェーディングの補正値を算出してその近似関数を求め、近似関数の係数のみを記憶する手法をとることが可能である。
【００６７】
シェーディング補正の近似式として、特開２０１４−６３８８号公報によって開示されている技術によれば、下記近似式によって適切に領域毎で補正値算出係数を記憶し、補正値を算出する。
【００６８】
【数１】
2017223763.tif 000003
※１：Ｓ０Ａ’、Ｓ１Ａ’、Ｓ２Ａ’、Ｓ０Ｂ’、Ｓ１Ｂ’、Ｓ２Ｂ’：
ｙ方向のシェーディング変化の影響を予め考慮して算出された近似関数の係数
上記近似式は偏芯量が０の状態でのみ有効な式であるため、偏芯状態を考慮した式に変形させると、下記近似式となる。
【００６９】
【数２】
2017223763.tif 000004
※２：ＳＨＩＦＴ：
実際のシフト量で決定する係数（以下、シフト係数）
※３：Ｔ１Ａ’、Ｔ２Ａ’、Ｔ１Ｂ’Ｔ２Ｂ’：
実際のティルト量で決定する係数（以下、ティルト係数）
シフト係数は、実際にレンズが光軸中心から直行方向へ移動した移動量（実際のシフト量）に応じた関数から算出される係数である。
ティルト係数は、実際にレンズが光軸中心から円弧方向へ移動した移動量（実際のティルト量）に応じた関数から算出される係数である。
シフト係数とティルト係数に用いられる実際のシフト量および実際のティルト量は、撮像光学系１０の各機構の移動量から、カメラ制御部４０内で算出した偏芯量である。
【００７０】
なお、本実施例ではシフト係数とティルト係数を別々の関数からなる係数としているが、実際にはシフトとティルトを複合した関数として記憶していてもよい。なお、本実施例ではシフト係数とティルト係数を総称して、偏芯係数と呼ぶ。偏芯係数は、レンズの絞り値、レンズ射出瞳距離、瞳位置のずれの各要素を考慮した係数である。
【００７１】
偏芯係数は、カメラ記憶手段４２に記憶される。
【００７２】
上記のように通常の補正関数にさらに偏芯係数により算出可能な式（３）、（４）を使って補正値を算出するによって、偏芯状態のレンズにおいても適切な補正が可能となる。
【００７３】
［焦点検出フロー］
図８は本実施例の概要を説明したブロック図である。
【００７４】
まず、撮像素子２４から光電変換された出力信号を、デジタル処理手段４１内にて像信号生成手段４４により像信号を生成し、焦点検出手段１２１ｄに送る。次に、補正値算出手段１２１ａが焦点検出領域選択手段１２１ｃによって選択された焦点検出領域の位置に応じて適切な補正値算出係数を、カメラ記憶部４２内にある補正値算出係数記憶手段１２１ｂから取得する。また、補正値算出手段１２１ａはカメラ制御手段４０内の実際の偏芯量を算出する実偏芯量算出手段１２１ｅにて算出された実偏芯量に応じて、適切な偏芯係数をカメラ記憶部４２内にある偏芯係数記憶手段１２１ｆから取得する。補正値算出手段は、これらの係数から補正値を算出して焦点検出手段１２１ｄに送る。この時の焦点検出領域選択手段１２１ｃの焦点検出領域の設定方法としては、予めユーザーが任意に設定しても良いし、被写体認識等でカメラが自動設定を行っても良い。また、補正値算出係数および偏芯係数を選択する際には、絞り情報と射出瞳距離情報が考慮されている。焦点検出手段１２１ｄは受け取った像信号と補正値を用いて焦点検出を行う。これが本実施例１の概要である。
【００７５】
図９は本実施例１のフローチャートである。
【００７６】
まずステップＳ９０１で撮像素子２４から像信号を取得する。
【００７７】
次に、ステップＳ９０２では取得した像信号のどの領域の焦点検出を行うかを判定する。
【００７８】
ステップＳ９０３では焦点検出領域の判定結果をもとに適切な補正値算出係数を選択する。
【００７９】
ステップＳ９０４ではカメラ制御部４０内の実偏芯量算出手段１２１ｅにて算出されたレンズの実偏芯量をもとに、適切な偏芯係数を選択する。
【００８０】
ステップＳ９０５では選択された補正値算出係数と偏芯係数を用いて補正値を算出する。
【００８１】
ステップＳ９０６では算出された補正値と、撮像素子２４から出力された像信号を用いて焦点検出を行う。
【００８２】
ステップＳ９０１からステップＳ９０６を１回以上行い、ステップＳ９０７では焦点検出が終了かどうかを判定し、終了と判定されれば焦点検出が終わる。
【００８３】
以上のように本実施形態によれば、補正値算出係数にさらに偏芯係数を用いてシェーディング補正の近似式を計算することで、偏芯可能なレンズにおいても高精度で補正値を算出し、高精度な焦点検出が可能である。
【００８４】
なお、ステップＳ９０４において、実偏芯量の方向が瞳分割方向と直行する方向の場合、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の影響がほとんどなくなるため、補正を行う必要がないと判断し、偏芯係数による補正値計算を省略してもよい。
【００８５】
また、本実施例では瞳分割方向が水平方向に分割された撮像素子について述べたが、垂直方向やその他複数の方向へ分割している場合、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の生成する方向に応じて、偏芯量によるシェーディングの影響が異なる。そのため、第１焦点検出信号および第２焦点検出信号の検出方向と、偏芯量の方向に応じた偏芯係数を取得して良い。たとえば、第１焦点検出信号および第２焦点検出信号の検出方向に応じた近似式を記憶していてもいいし、第１焦点検出信号および第２焦点検出信号の検出方向の方向に応じて、近似式と偏芯量の関数を変化させて偏芯係数を取得してもよい。
【００８６】
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】
【００８７】
１０  撮像光学系、２４  撮像素子、４４  像信号生成手段、
１２１ａ  補正値算出手段、１２１ｂ  補正値算出係数記憶手段、
１２１ｃ  焦点検出領域設定手段、１２１ｄ  焦点検出手段、
１２１ｅ  実偏芯量算出手段、１２１ｆ  偏芯係数記憶手段
【図１】
2017223763.tif 000005
【図２】
2017223763.tif 000006
【図３】
2017223763.tif 000007
【図４】
2017223763.tif 000008
【図５】
2017223763.tif 000009
【図６】
2017223763.tif 000010
【図７】
2017223763.tif 000011
【図８】
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【図９】
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