(57)【要約】【課題】正確な焦点合わせを可能とするカメラモジュールを提供すること。【解決手段】実施形態によれば、カメラモジュール２は、撮像光学系４、画素領域、保持部であるメモリ１７、補正部である補正回路１６および焦点調節部であるフォーカスドライバ１２を備える。画素領域は、焦点検出画素を含む。焦点検出画素は、被写体と撮像光学系４の焦点とのずれを検出するための画素である。保持部は、第１方向および第２方向のうち少なくとも一方についての、画素領域に対するレンズの位置と補正係数とを互いに関連付けて保持する。第１方向は、撮像光学系４の光軸に垂直である。第２方向は、光軸および第１方向に垂直である。補正部は、補正係数を用いて、焦点検出画素の信号値を補正する。補正係数は、レンズの位置に応じて保持部から読み出される。焦点調節部は、補正部からの信号の使用によりずれを検出した結果を基に、撮像光学系４の焦点を調節する。【選択図】図１
2017049410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光を取り込むレンズを備える撮像光学系と、
行列状に配列された画素を備え、前記被写体と前記撮像光学系の焦点とのずれを検出するための画素である焦点検出画素を含む画素領域と、
前記撮像光学系の光軸に垂直な第１方向と、前記光軸および前記第１方向に垂直な第２方向とのうち少なくとも一方についての、前記画素領域に対する前記レンズの位置と、前記焦点検出画素の信号値の補正のための補正係数とを互いに関係付けて保持する保持部と、
前記レンズの位置に応じて前記保持部から読み出された補正係数を用いて、前記焦点検出画素の信号値を補正する補正部と、
前記補正部からの信号の使用により前記ずれを検出した結果を基に、前記撮像光学系の焦点を調節する焦点調節部と、を備えることを特徴とするカメラモジュール。
【請求項２】
前記焦点検出画素は、光を透過させる開口以外の部分に設けられる遮光層を備え、
前記焦点検出画素のうちの第１焦点検出画素と第２焦点検出画素とは、画素の中心に対して前記開口を偏らせた向きが互いに異なり、
前記保持部は、前記第１方向および前記第２方向のうち前記第１焦点検出画素および前記第２焦点検出画素を並列させた方向に平行な一方向における前記レンズの位置に関連付けられた補正係数を保持することを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
【請求項３】
前記第１方向および前記第２方向に平行な二次元方向における前記カメラモジュールの移動量に応じて、前記画素領域に対し、前記二次元方向における前記レンズの位置を調節するレンズ位置調節部を備え、
前記補正部は、前記レンズの位置の情報を前記レンズ位置調節部から取得することを特徴とする請求項１または２に記載のカメラモジュール。
【請求項４】
前記保持部は、前記光軸に平行な第３方向における前記レンズの位置と、前記焦点検出画素の信号値の補正のための補正係数とを互いに関係付けて保持し、
前記補正部は、前記第３方向における前記レンズの位置に応じて前記保持部から読み出された補正係数を用いて、前記焦点検出画素からの信号を補正することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のカメラモジュール。
【請求項５】
前記保持部は、前記撮像光学系のＦ値と前記焦点検出画素の信号値の補正のための補正係数とを互いに関連付けて保持し、
前記補正部は、前記撮像光学系のＦ値に応じて前記保持部から読み出された補正係数を用いて、前記焦点検出画素からの信号を補正することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のカメラモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、カメラモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラモジュールのオートフォーカスの方式の１つとして、画素アレイの焦点検出画素を用いる方式が知られている。カメラモジュールは、焦点検出画素からの信号を基に、撮像レンズの焦点と被写体とのずれを検出し、被写体に焦点を合わせる。カメラモジュールは、画素アレイに対する撮像レンズの位置に応じて、焦点検出画素からの信号に変動を生じさせる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２２６２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一つの実施形態は、正確な焦点合わせを可能とするカメラモジュール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】
【０００５】
一つの実施形態によれば、カメラモジュールは、撮像光学系、画素領域、保持部、補正部および焦点調節部を備える。撮像光学系は、レンズを備える。レンズは、被写体からの光を取り込む。画素領域は、行列状に配列された画素を備える。画素領域は、焦点検出画素を含む。焦点検出画素は、被写体と撮像光学系の焦点とのずれを検出するための画素である。保持部は、レンズの位置と補正係数とを互いに関連付けて保持する。レンズの位置は、第１方向および第２方向のうち少なくとも一方についての、画素領域に対するレンズの位置である。第１方向は、撮像光学系の光軸に垂直である。第２方向は、光軸および第１方向に垂直である。補正部は、補正係数を用いて、焦点検出画素の信号値を補正する。補正係数は、レンズの位置に応じて保持部から読み出される。焦点調節部は、補正部からの信号の使用によりずれを検出した結果を基に、撮像光学系の焦点を調節する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、実施形態のカメラモジュールを備えるカメラシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示すカメラモジュールに備えられたイメージセンサおよび撮像処理回路を示すブロック図である。
【図３】図３は、図２に示す画素領域の一部構成を模式的に示す平面図である。
【図４】図４は、図３に示す位相差画素の信号値と光の入射角との関係を説明する図である。
【図５】図５は、実施形態のカメラモジュールによるフォーカス調節の手順を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかるカメラモジュールを詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００８】
（実施形態）
図１は、実施形態のカメラモジュールを備えるカメラシステムの概略構成を示すブロック図である。カメラシステム１は、カメラモジュール２を備える電子機器である。カメラシステム１は、例えばカメラ付き携帯端末である。カメラシステム１は、デジタルカメラ等の電子機器であっても良い。
【０００９】
カメラシステム１は、カメラモジュール２および後段処理部３を備える。カメラモジュール２は、撮像光学系４、イメージセンサ７および撮像処理回路８を備える。また、カメラモジュール２は、オートフォーカス調整のための機構と、手振れ補正（Optical  Image  Stabilization；ＯＩＳ）のための機構を備える。
【００１０】
イメージセンサ７は、裏面照射型のＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）イメージセンサである。裏面照射型のＣＭＯＳイメージセンサは、光電変換素子を含む半導体層のうち入射光が入射する側とは逆側に配線層が設けられている。なお、イメージセンサ７は、裏面照射型のＣＭＯＳイメージセンサに限られず、表面照射型のＣＭＯＳイメージセンサ、ＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）等であっても良い。
【００１１】
後段処理部３は、イメージシグナルプロセッサ（Image  Signal  Processor；ＩＳＰ）２０、記憶部２１、表示部２２および操作部２３を備える。ＩＳＰ２０は、カメラモジュール２からの画像信号の信号処理を実施する。記憶部２１は、ＩＳＰ２０での信号処理を経た画像を格納する。記憶部２１は、ユーザによる操作部２３への操作等に応じて、表示部２２へ画像信号を出力する。
【００１２】
表示部２２は、ＩＳＰ２０あるいは記憶部２１から入力される画像信号に応じて、画像を表示する。表示部２２は、例えば、液晶ディスプレイである。操作部２３は、ユーザによるカメラシステム１への入力操作を受け付け、入力操作に応じた信号をＩＳＰ２０へ出力する。ＩＳＰ２０は、所定のプログラムおよび操作部２３からの信号に応じて、カメラシステム１を制御する。ＩＳＰ２０は、カメラモジュール２からの画像信号を処理した結果を基に、カメラモジュール２のフィードバック制御を実施する。
【００１３】
撮像光学系４は、撮像レンズ５および絞り６を備える。撮像レンズ５は、被写体からの光を取り込み、被写体像を結像させる。絞り６は、光量を調節する。イメージセンサ７は、被写体像を撮像する。撮像処理回路８は、イメージセンサ７からの画像信号を処理する。撮像処理回路８は、イメージセンサ７の駆動を制御する。
【００１４】
図２は、図１に示すカメラモジュールに備えられたイメージセンサおよび撮像処理回路を示すブロック図である。イメージセンサ７は、画素領域３０、制御回路３１、行走査回路３２、列走査回路３３およびカラム処理回路３４を備える。
【００１５】
画素領域３０は、行列状に配列された画素を備える領域である。各画素は、光電変換素子であるフォトダイオードを備える。光電変換素子は、入射光量に応じた信号電荷を生成する。画素は、入射光量に応じて生成された信号電荷を蓄積する。制御回路３１、行走査回路３２、列走査回路３３、カラム処理回路３４および撮像処理回路８は、画素領域３０が実装されているチップ上に集積された周辺回路部を構成する。
【００１６】
イメージセンサ７の駆動のための各種データおよびクロック信号は、チップ外部のＩＳＰ２０から、撮像処理回路８を経て制御回路３１へ供給される。制御回路３１は、クロック信号に応じて、周辺回路部の駆動を制御するための各種パルス信号を生成する。制御回路３１は、駆動タイミングを指示するパルス信号を、行走査回路３２、列走査回路３３、カラム処理回路３４および撮像処理回路８のそれぞれに供給する。
【００１７】
行走査回路３２は、シフトレジスタおよびアドレスデコーダ等を備える。画素駆動回路である行走査回路３２は、画素領域３０の画素へ駆動信号を供給する。制御回路３１は、垂直同期信号に応じたパルス信号を、行走査回路３２へ供給する。行走査回路３２は、画素信号が読み出される画素行を、制御回路３１からのパルス信号に応じて順次選択する。行走査回路３２は、選択された画素行において画素ごとに順次読み出し信号を供給することによる読み出し走査を行う。読み出し信号は、入射光量に応じて生成された画素信号を画素から読み出すための駆動信号である。
【００１８】
行走査回路３２は、画素ごとへの読み出し信号の供給に先行して、各画素へのリセット信号の供給による掃き出し走査を行う。リセット信号は、光電変換素子に残存されている電荷を排出させるための駆動信号である。各画素は、リセット信号が供給されたときから読み出し信号が供給されるまでの間、入射光量に応じて生成された信号電荷を蓄積する。
【００１９】
駆動信号は、行走査回路３２から各画素へ、画素駆動線３５を通じて伝送される。画素駆動線３５は、画素領域３０の画素行ごとに設けられている。画素行は、行方向（水平方向）へ配列された画素からなる。
【００２０】
画素信号は、各画素からカラム処理回路３４へ、垂直信号線３６を通じて伝送される。垂直信号線３６は、画素領域３０の画素列ごとに設けられている。画素列は、列方向（垂直方向）へ配列された画素からなる。
【００２１】
カラム処理回路３４は、垂直信号線３６を伝送した画素信号を、画素列ごとに設けられた単位回路（図示省略）にて処理する。カラム処理回路３４は、画素信号へ、固定パターンノイズの低減のための相関二重サンプリング処理（ＣＤＳ）を施す。カラム処理回路３４は、アナログ信号である画素信号へ、デジタル信号への変換であるＡＤ変換を施す。カラム処理回路３４は、ＣＤＳおよびＡＤ変換以外の処理を実施しても良い。カラム処理回路３４は、ＣＤＳおよびＡＤ変換を経た画素信号を、単位回路ごとに保持する。
【００２２】
列走査回路３３は、シフトレジスタおよびアドレスデコーダ等を備える。制御回路３１は、水平同期信号に応じたパルス信号を、列走査回路３３へ供給する。列走査回路３３は、画素信号を読み出す画素列を、制御回路３１からのパルス信号に応じて順次選択する。カラム処理回路３４は、列走査回路３３による選択走査に応じて、各単位回路に保持されている画素信号を順次出力する。イメージセンサ７は、カラム処理回路３４からの画素信号を成分とする画像信号を出力する。
【００２３】
撮像処理回路８は、イメージセンサ７からの画像信号に対し、各種の信号処理を実施する。撮像処理回路８は、キズ補正、ガンマ補正、ノイズ低減処理、レンズシェーディング補正、ホワイトバランス調整、歪曲補正、解像度復元等の信号処理を実施する。
【００２４】
絞りアクチュエータ９は、絞り６を動作させる駆動機構である。絞りドライバ１１は、ＩＳＰ２０による制御に応じて、絞り６の動作の制御のための制御信号を生成する。絞りアクチュエータ９は、絞りドライバ１１からの制御信号に応じて、絞り６を動作させる。
【００２５】
レンズアクチュエータ１０は、撮像レンズ５を動作させる駆動機構である。レンズアクチュエータ１０は、撮像光学系４の光軸に平行な方向と、撮像光学系４の光軸に垂直な二軸方向とへ、撮像レンズ５を移動させる。焦点調節部であるフォーカスドライバ１２は、フォーカス調整のための撮像レンズ５の動作を制御する制御信号を生成する。フォーカスドライバ１２は、後述する位相差検出回路１４におけるデフォーカス量の算出結果に応じた制御信号を生成する。
【００２６】
レンズアクチュエータ１０は、フォーカスドライバ１２からの制御信号に応じて、撮像光学系４の光軸に平行な方向へ撮像レンズ５を動作させる。レンズアクチュエータ１０は、撮像光学系４の光軸に平行な方向における撮像レンズ５の繰り出し量を調節することで、撮像光学系４のフォーカスを調節する。
【００２７】
レンズ位置調節部であるレンズシフトドライバ１３は、手振れ補正のための撮像レンズ５の動作を制御する制御信号を生成する。レンズシフトドライバ１３は、後述する移動量検出回路１５における移動量の算出結果に応じた制御信号を生成する。レンズシフトドライバ１３は、撮像光学系４の光軸に垂直な二次元方向におけるカメラシステム１の移動量に応じて、画素領域３０に対し、当該二次元方向における撮像レンズ５の位置を調節する。
【００２８】
レンズアクチュエータ１０は、レンズシフトドライバ１３からの制御信号に応じて、撮像光学系４の光軸に垂直な二次元方向において撮像レンズ５を移動させる。レンズアクチュエータ１０は、撮像光学系４の光軸に垂直な二次元方向における撮像レンズ５の位置を調節することで、カメラシステム１の手振れ補正を実施する。
【００２９】
センサ１８は、例えばホール素子を備える。ホール素子は、ホール効果を利用して磁界を電気信号へ変換する。移動量検出回路１５は、センサ１８からの信号を基に、カメラシステム１の移動量および移動方向を検出する。レンズシフトドライバ１３は、カメラシステム１の移動による被写体像のぶれを低減させる方向および長さのレンズシフト量を算出する。レンズシフトドライバ１３は、算出されたレンズシフト量に応じて撮像レンズ５をシフトさせる制御信号を生成する。センサ１８は、例えば、振動ジャイロ機構を備える角速度センサであっても良い。
【００３０】
カメラモジュール２は、後述する位相差画素を用いて、いわゆる瞳分割方式による撮像を実施する。位相差検出回路１４は、撮像により得られた２つの像の位相差を求める。補正部である補正回路１６は、位相差画素の信号値を補正する。保持部であるメモリ１７は、補正回路１６における補正のための補正係数を保持する。
【００３１】
なお、カメラシステム１は、本実施形態においてカメラモジュール２内で実施するものとした信号処理の少なくともいずれかを、後段処理部３のＩＳＰ２０が実施することとしても良い。カメラシステム１は、信号処理の少なくともいずれかを、カメラモジュール２内の構成およびＩＳＰ２０の双方が実施しても良い。カメラモジュール２およびＩＳＰ２０は、本実施形態で説明する信号処理以外の信号処理を実施することとしても良い。
【００３２】
図３は、図２に示す画素領域の一部構成を模式的に示す平面図である。画素領域３０は、撮像画素４０および位相差画素４１を含む。撮像画素４０は、被写体像を検出するための画素である。焦点検出画素である位相差画素４１は、被写体と撮像光学系４の焦点とのずれを検出するための画素である。なお、図３に示すＸ方向は行方向、Ｙ方向は列方向とする。
【００３３】
図３において、「Ｒ」、「Ｇ」および「Ｂ」は、それぞれ撮像画素４０である赤色（Ｒ）画素、緑色（Ｇ）画素および青色（Ｂ）画素を表す。Ｒ画素、Ｇ画素およびＢ画素は、それぞれ不図示のカラーフィルタを備える。なお、各画素は、不図示のマイクロレンズを備える。Ｒ画素のカラーフィルタは、Ｒ光を選択的に透過させる。Ｇ画素のカラーフィルタは、Ｇ光を選択的に透過させる。Ｂ画素のカラーフィルタは、Ｂ光を選択的に透過させる。図３において、撮像画素４０はベイヤー配列をなして配置されている。
【００３４】
図３に示す位相差画素４１の斜線部分は、遮光層により覆われた部分を示している。遮光層は、光を遮蔽する。遮光層は、光を反射させる金属材料を含む層である。遮光層は、光吸収性の材料を含む層であっても良い。
【００３５】
位相差画素４１のうち遮光層により覆われた部分以外の部分には、光電変換素子へ進行する光を通過させる開口が設けられている。位相差画素４１Ｒは、Ｘ方向における右半分の領域に開口、左半分の領域に遮光層がそれぞれ設けられた位相差画素４１である。位相差画素４１Ｌは、Ｘ方向における左半分の領域に開口、右半分の領域に遮光層がそれぞれ設けられた位相差画素４１である。位相差画素４１は、不図示のカラーフィルタを備える。位相差画素４１のカラーフィルタは、Ｇ光を選択的に透過させる。
【００３６】
第１焦点検出画素である位相差画素４１Ｒの開口中心は、位相差画素４１Ｒの中心に対してプラスＸ側にある。第２焦点検出画素である位相差画素４１Ｌの開口中心は、位相差画素４１Ｌの中心に対してマイナスＸ側にある。位相差画素４１Ｒと位相差画素４１Ｌとでは、画素の中心に対して開口を偏らせた向きが互いに異なる。位相差画素４１Ｒ，４１Ｌは、光の入射角に対してそれぞれ異なる出力特性を示す。
【００３７】
図３において、位相差画素４１Ｒ，４１Ｌは、画素領域３０のうちの２つの画素行に配置されている。２つの画素行において、２つの位相差画素４１Ｒ，４１Ｌからなる複数の組み合わせがＸ方向へ配列している。各位相差画素４１Ｒ，４１Ｌは、Ｘ方向において、撮像画素４０であるＢ画素を介して配置されている。
【００３８】
なお、画素領域３０において位相差画素４１Ｒ，４１Ｌが配置される位置および個数は任意であるものとする。複数の位相差画素４１Ｒおよび複数の位相差画素４１Ｌは、少なくとも画素領域３０の一部の領域に、所定のパターンで配置されていれば良い。複数の位相差画素４１Ｒおよび複数の位相差画素４１Ｌは、画素領域３０の全体に分散されていても良い。
【００３９】
撮像処理回路８は、位相差画素４１の信号値を位相差検出回路１４へ出力する。撮像処理回路８は、撮像画素４０の信号値を用いて、位相差画素４１の位置における画像情報を生成するための補間処理を実施する。
【００４０】
カメラモジュール２は、複数の位相差画素４１Ｒで得られる像と、複数の位相差画素４１Ｌで得られる像とを同時に取得する。カメラモジュール２は、互いに開口が左右対称とされた位相差画素４１Ｒ，４１Ｌを用いることにより、瞳分割方式による撮像を実施する。
【００４１】
合焦状態において、複数の位相差画素４１Ｒで得られる像と、複数の位相差画素４１Ｌで得られる像とは一致する。複数の位相差画素４１Ｒで得られる像と、複数の位相差画素４１Ｌで得られる像との位相差はゼロとなる。
【００４２】
撮像光学系４の焦点が被写体からずれた状態では、複数の位相差画素４１Ｒで得られる像と、複数の位相差画素４１Ｌで得られる像とに位相差が生じる。位相差検出回路１４は、２つの像の位相差を求め、位相差から撮像光学系４のデフォーカス量を算出する。フォーカスドライバ１２は、位相差検出回路１４で得られたデフォーカス量に応じて、被写体へ焦点を合わせるフォーカス動作のための制御信号を生成する。
【００４３】
図４は、図３に示す位相差画素の信号値と光の入射角との関係を説明する図である。図４では、位相差画素４１Ｒ，４１Ｌへ平行光を入射した場合における、入射角と位相差画素４１Ｒ，４１Ｌの信号値との関係を示している。ここでは、入射角は、撮像光学系４の光軸およびＸ方向に平行な面内において、光軸と入射光線とがなす角度とする。なお、入射角と位相差画素４１Ｒ，４１Ｌの信号値との関係を、適宜「出力特性」と称する。
【００４４】
図４に示す「ＳＬ０」の曲線は、手振れ補正によるレンズシフト量がゼロである場合における位相差画素４１Ｌの出力特性の一例を表したグラフである。「ＳＬ１」の曲線は、手振れ補正により第１方向へ撮像レンズ５をシフトさせた場合における位相差画素４１Ｌの出力特性の一例を表したグラフである。第１方向は、Ｘ方向に平行な方向であって、かつ撮像光学系４の光軸に垂直な方向とする。
【００４５】
「ＳＲ０」の曲線は、手振れ補正によるレンズシフト量がゼロである場合における位相差画素４１Ｒの出力特性の一例を表したグラフである。「ＳＲ１」の曲線は、手振れ補正によりＸ方向に平行な方向へ撮像レンズ５をシフトさせた場合における位相差画素４１Ｒの出力特性の一例を表したグラフである。なお、レンズシフト量がゼロであるとき、画素領域３０の中心は撮像レンズ５の中心軸の延長上にある。
【００４６】
レンズシフト量がゼロであるときの「ＳＬ０」の曲線と「ＳＲ０」の曲線とは、入射角ゼロのグラフ軸を中心としてほぼ左右対称となる。「ＳＬ０」における信号値のピークのレベルと、「ＳＲ０」における信号値のピークのレベルとは略同じとなる。入射角がゼロであるとき、位相差画素４１Ｌ，４１Ｒの信号値は同じである。
【００４７】
レンズシフト量がゼロである状態から撮像レンズ５をシフトさせた場合、位相差画素４１Ｌの出力特性は、「ＳＬ０」から「ＳＬ１」に変化する。「ＳＬ１」における信号値のピークは、「ＳＬ０」における信号値のピークに対して高くなる。
【００４８】
レンズシフト量がゼロである状態から撮像レンズ５をシフトさせた場合、位相差画素４１Ｒの出力特性は、「ＳＲ０」から「ＳＲ１」に変化する。「ＳＲ１」における信号値のピークは、「ＳＲ０」における信号値のピークに対して低くなる。位相差画素４１Ｌ，４１Ｒの信号値が同じとなる入射角は、ゼロから変化する。
【００４９】
撮像レンズ５をシフトさせることで、撮像レンズ５の中心軸の延長線は、画素領域３０の中心からずれる。画素領域３０の各画素へ入射する主光線の入射角は、撮像レンズ５のシフト量がゼロであるときから変化する。主光線の入射角の変化に応じて、画素の入射側にあるマイクロレンズによる集光位置が変化するため、光電変換素子へ入射する光の強度は変動することとなる。これにより、手振れ補正のために撮像レンズ５をシフトさせたことにより、位相差画素４１Ｌおよび位相差画素４１Ｒの出力特性は、レンズシフト量がゼロである場合からいずれも変化する。
【００５０】
撮像レンズ５の一方向へのシフトに対し、位相差画素４１Ｌおよび位相差画素４１Ｒの各出力特性は、一方は出力レベルが上昇し他方は出力レベルが減少するように、互いに異なる態様で変化する。このように、位相差画素４１Ｌおよび位相差画素４１Ｒの出力特性は、撮像レンズ５の第１方向における位置に応じてそれぞれ変化する。
【００５１】
位相差画素４１Ｌおよび位相差画素４１Ｒの出力特性は、手振れ補正により第２方向へ撮像レンズ５をシフトさせた場合にも変化する。第２方向は、Ｙ方向に平行な方向であって、撮像光学系４の光軸および第１方向に垂直な方向とする。第２方向へ撮像レンズ５をシフトさせることで、撮像光学系４の光軸および第２方向に平行な面内における入射角と位相差画素４１Ｒ，４１Ｌの信号値との関係に変化が生じる。
【００５２】
このように、位相差画素４１Ｌおよび位相差画素４１Ｒの出力特性は、撮像レンズ５の第１方向および第２方向における位置に応じて変化する。手振れ補正のために第１方向および第２方向へ撮像レンズ５をシフトさせているとき、位相差検出回路１４における位相差の検出精度が低下する場合がある。これにより、カメラモジュール２は、正確なフォーカス調節が困難となる場合がある。
【００５３】
また、位相差画素４１Ｌおよび位相差画素４１Ｒの出力特性は、第３方向における撮像レンズ５の位置に応じても変化する。第３方向は、撮像光学系４の光軸に平行な方向とする。さらに、位相差画素４１Ｌおよび位相差画素４１Ｒの出力特性は、撮像光学系４のＦ値に応じても変化する。カメラモジュール２は、第３方向における撮像レンズ５の位置の変動およびＦ値の変動によっても、位相差検出回路１４における位相差の検出精度に影響が及ぶ場合がある。
【００５４】
メモリ１７は、位相差画素４１Ｌ，４１Ｒの出力特性を変化させる要因ごとに、第１から第４の補正係数を保持する。第１補正係数は、第１方向における撮像レンズ５の位置に応じて位相差画素４１Ｌ，４１Ｒの信号値をそれぞれ補正するための補正係数である。メモリ１７は、第１方向における撮像レンズ５の位置と、第１補正係数であるゲインとを互いに関連付けて格納する第１テーブルを保持する。
【００５５】
撮像レンズ５の位置およびゲインの情報は、カメラモジュール２の製造時に、第１テーブルに格納される。カメラモジュール２の製造時に、第１方向における撮像レンズ５の位置ごとの位相差画素４１Ｌ，４１Ｒの信号値を検出する試験が実施される。かかる試験結果から算出されたゲインが、第１方向における撮像レンズ５の位置と関連付けられて、第１テーブルに格納される。第１テーブルには、第１方向における撮像レンズ５の位置ごとに、位相差画素４１Ｌ，４１Ｒに対し互いに異なるゲインが格納される。
【００５６】
第２補正係数は、第２方向における撮像レンズ５の位置に応じて位相差画素４１Ｌ，４１Ｒの信号値をそれぞれ補正するための補正係数である。メモリ１７は、第２方向における撮像レンズ５の位置と、第２補正係数であるゲインとを互いに関連付けて格納する第２テーブルを保持する。カメラモジュール２の製造時に、第２方向における撮像レンズ５の位置ごとの位相差画素４１Ｌ，４１Ｒの信号値を検出する試験が実施される。かかる試験結果から算出されたゲインが、第２方向における撮像レンズ５の位置と関連付けられて、第２テーブルに格納される。第２テーブルには、第２方向における撮像レンズ５の位置ごとに、位相差画素４１Ｌ，４１Ｒに対し互いに同じゲインが格納される。
【００５７】
第３補正係数は、第３方向における撮像レンズ５の位置に応じて位相差画素４１Ｌ，４１Ｒの信号値をそれぞれ補正するための補正係数である。メモリ１７は、第３方向における撮像レンズ５の位置と、第３補正係数であるゲインとを互いに関連付けて格納する第３テーブルを保持する。カメラモジュール２の製造時に、第３方向における撮像レンズ５の位置ごとの位相差画素４１Ｌ，４１Ｒの信号値を検出する試験が実施される。かかる試験結果から算出されたゲインが、第３方向における撮像レンズ５の位置と関連付けられて、第３テーブルに格納される。第３テーブルには、第３方向における撮像レンズ５の位置ごとに、位相差画素４１Ｌ，４１Ｒに対し互いに同じゲインが格納される。
【００５８】
第４補正係数は、Ｆ値に応じて位相差画素４１Ｌ，４１Ｒの信号値をそれぞれ補正するための補正係数である。メモリ１７は、Ｆ値と第４補正係数であるゲインとを互いに関連付けて保持する第４テーブルを保持する。カメラモジュール２の製造時に、Ｆ値ごとの位相差画素４１Ｌ，４１Ｒの信号値を検出する試験が実施される。かかる試験結果から算出されたゲインが、Ｆ値と関連付けられて、第４テーブルに格納される。第４テーブルには、Ｆ値ごとに、位相差画素４１Ｌ，４１Ｒに対し互いに同じゲインが格納される。
【００５９】
補正回路１６は、第１方向および第２方向における現在の撮像レンズ５の位置情報をレンズシフトドライバ１３から取得する。補正回路１６は、第１方向における撮像レンズ５の位置に応じたゲインを、メモリ１７の第１テーブルから読み出す。補正回路１６は、第２方向における撮像レンズ５の位置に応じたゲインを、メモリ１７の第２テーブルから読み出す。
【００６０】
補正回路１６は、撮像レンズ５の現在のレンズ繰り出し量の情報をフォーカスドライバ１２から取得する。補正回路１６は、取得されたレンズ繰り出し量から、第３方向における現在の撮像レンズ５の位置を把握する。補正回路１６は、第３方向における撮像レンズ５の位置に応じたゲインを、メモリ１７の第３テーブルから読み出す。
【００６１】
補正回路１６は、撮像光学系４に設定されている現在のＦ値を、絞りドライバ１１から取得する。補正回路１６は、ＩＳＰ２０からＦ値を取得しても良い。補正回路１６は、Ｆ値に応じたゲインを、メモリ１７の第４テーブルから読み出す。
【００６２】
補正回路１６は、メモリ１７から読み出された各ゲインを、位相差画素４１Ｌ，４１Ｒの信号値に乗算する。補正回路１６は、ゲインの乗算により、位相差画素４１Ｌ，４１Ｒの信号値を補正する。なお、補正回路１６は、第１方向における撮像レンズ５の位置に応じた補正として、位相差画素４１Ｌ，４１Ｒの双方の信号値に対して互いに異なるゲインを乗算する。
【００６３】
補正回路１６は、第２方向における撮像レンズ５の位置に応じた補正として、位相差画素４１Ｌ，４１Ｒの双方の信号値に対して互いに同じゲインを乗算する。補正回路１６は、第３方向における撮像レンズ５の位置に応じた補正として、位相差画素４１Ｌ，４１Ｒの双方の信号値に対して互いに同じゲインを乗算する。補正回路１６は、Ｆ値に応じた補正として、位相差画素４１Ｌ，４１Ｒの双方の信号値に対して互いに同じゲインを乗算する。
【００６４】
このようにして、補正回路１６は、第１方向、第２方向および第３方向における撮像レンズ５の位置と、撮像光学系４のＦ値とに応じて、位相差画素４１Ｌ，４１Ｒの信号値を補正する。
【００６５】
位相差検出回路１４は、補正回路１６にて補正された位相差画素４１Ｌ，４１Ｒの信号値を使用して、デフォーカス量を算出する。フォーカスドライバ１２は、位相差検出回路１４で算出されたデフォーカス量を基に、撮像光学系４の焦点を調節する。
【００６６】
カメラモジュール２は、補正回路１６での補正により、撮像レンズ５の位置およびＦ値の変動による位相差の検出精度の低下を抑制可能とする。カメラモジュール２は、位相差画素４１Ｌ，４１Ｒによる高精度な位相差検出が可能となる。これにより、カメラモジュール２は、正確なフォーカス調節が可能となる。
【００６７】
図５は、実施形態のカメラモジュールによるフォーカス調節の手順を説明するフローチャートである。この例では、カメラモジュール２は、カメラシステム１の手振れ補正機能がＯＮである場合に、補正回路１６における補正を実施する。カメラモジュール２は、手振れ補正機能がＯＦＦである場合も、第１方向、第２方向および第３方向における撮像レンズ５の位置およびＦ値の少なくともいずれかに応じて、補正回路１６における補正を実施しても良い。
【００６８】
カメラシステム１の手振れ補正機能がＯＮにされている場合（ステップＳ１、Ｙｅｓ）において、移動量検出回路１５は、ユーザによる操作部２３への撮影操作に応じて、カメラシステム１の移動量および移動方向を検出する。移動量検出回路１５は、センサ１８からの信号を基に、カメラシステム１の移動量および移動方向を検出する。レンズシフトドライバ１３は、移動量検出回路１５における検出結果に応じたレンズシフト量を算出する。
【００６９】
補正回路１６は、レンズシフトドライバ１３からレンズシフト量を取得する（ステップＳ２）。補正回路１６は、取得されたレンズシフト量から、第１方向および第２方向における撮像レンズ５の位置を検出する。
【００７０】
補正回路１６は、撮像光学系４のＦ値、および撮像レンズ５のレンズ繰り出し量を取得する（ステップＳ３）。補正回路１６は、絞りドライバ１１あるいはＩＳＰ２０から、Ｆ値を取得する。補正回路１６は、フォーカスドライバ１２から、撮像レンズ５の現在のレンズ繰り出し量を取得する。補正回路１６は、取得されたレンズシフト量から、第３方向における撮像レンズ５の位置を検出する。
【００７１】
補正回路１６は、補正係数であるゲインをメモリ１７から読み出す（ステップＳ４）。補正回路１６は、第１方向、第２方向および第３方向における撮像レンズ５の位置に応じたゲインを、それぞれメモリ１７内の第１テーブル、第２テーブルおよび第３テーブルから読み出す。補正回路１６は、Ｆ値に応じたゲインを、メモリ１７内の第４テーブルから読み出す。
【００７２】
撮像処理回路８は、ユーザによる操作部２３への撮影操作により、イメージセンサ７から画像信号が入力される。位相差検出回路１４は、位相差画素４１の信号値を撮像処理回路８から取得する。
【００７３】
補正回路１６は、位相差検出回路１４で取得された信号値を補正する（ステップＳ５）。補正回路１６は、位相差画素４１Ｌ，４１Ｒの信号値にそれぞれ各ゲインを乗算することで、位相差画素４１Ｌ，４１Ｒの信号値をそれぞれ補正する。
【００７４】
位相差検出回路１４は、補正回路１６での補正を経た信号値を基に、撮像により得られた２つの像の位相差を検出する（ステップＳ６）。位相差検出回路１４は、得られた位相差を基に、撮像光学系４のデフォーカス量を検出する（ステップＳ７）。
【００７５】
フォーカスドライバ１２は、位相差検出回路１４で得られたデフォーカス量を基に、被写体へ焦点を合わせるフォーカス動作のための制御信号を生成する。レンズアクチュエータ１０は、フォーカスドライバ１２からの制御信号に応じて、撮像レンズ５のレンズ繰り出し量を調節する。これにより、フォーカスドライバ１２およびレンズアクチュエータ１０は、撮像光学系４のフォーカスを調節する（ステップＳ８）。
【００７６】
カメラシステム１の手振れ補正機能がＯＦＦにされている場合（ステップＳ１、Ｎｏ）、カメラモジュール２は、ステップＳ２からステップＳ５の手順をスキップして、ステップＳ６以降の動作を実施する。以上により、カメラモジュール２は、フォーカス調節のための一連の動作を終了する。
【００７７】
なお、カメラモジュール２は、手振れ補正機能がＯＦＦである場合に、第１方向および第２方向における撮像レンズ５の位置に応じて、位相差画素４１の信号値を補正しても良い。例えば、補正回路１６は、第１方向および第２方向における、画素領域３０の中心と撮像レンズ５の中心とのずれに応じた一定の補正値を保持する。かかる補正値は、カメラモジュール２の製造時に、画素領域３０および撮像レンズ５の位置を測定した結果に応じて算出され、補正回路１６に格納される。
【００７８】
この場合、カメラモジュール２は、手振れ補正を行わない場合にも、位相差検出回路１４における高精度な位相差検出を可能とし、正確なフォーカス調節が可能となる。なお、カメラモジュール２は、手振れ補正機能がＯＮである場合に、手振れ補正によるレンズシフト量と、かかる保持された補正値の双方に応じて、位相差画素４１の信号値を補正しても良い。
【００７９】
カメラモジュール２は、手振れ補正機能がＯＦＦである場合に、第３方向の撮像レンズ５の位置と、Ｆ値との少なくとも一方に応じて、位相差画素４１の信号値を補正しても良い。この場合、カメラモジュール２は、手振れ補正を行わない場合にも、位相差検出回路１４における高精度な位相差検出を可能とし、正確なフォーカス調節が可能となる。
【００８０】
実施形態によれば、カメラモジュール２は、第１方向から第３方向における撮像レンズ５の位置およびＦ値に応じて位相差画素４１の信号値を補正する。カメラモジュール２は、位相差画素４１により取得された画像の位相差を、補正された信号値に応じて検出する。カメラモジュール２は、高い精度での位相差検出が可能となり、被写体への正確な焦点合わせを実施できる。その結果、カメラモジュール２は、正確な焦点合わせが可能となるという効果を得ることができる。
【００８１】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態およびその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８２】
２  カメラモジュール、４  撮像光学系、５  撮像レンズ、１２  フォーカスドライバ、１３  レンズシフトドライバ、１４  位相差検出回路、１６  補正回路、１７  メモリ、３０  画素領域、４１，４１Ｌ，４１Ｒ  位相差画素。
【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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