JP2009122524A - 焦点検出装置および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クロストークに起因する焦点検出精度の低下を防止する。
【解決手段】光電変換部を有する焦点検出用画素が複数個配列され、光学系を通過する１対の光束が形成する１対の像に対応した１対の像信号を生成する焦点検出用画素列と、光電変換部の出力信号を該光電変換部の周囲の光電変換部の出力信号に応じて補正する補正手段（Ｓ１３０）と、補正手段（Ｓ１３０）による補正後の光電変換部の出力信号により生成される１対の像信号に基づいて、１対の像の相対的なズレ量を検出する像ズレ検出手段（Ｓ１４０）と、像ズレ検出手段（Ｓ１４０）により検出された１対の像のズレ量に基づいて、光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段（Ｓ１４０）とを備える。
【選択図】図１２

Description

本発明は焦点検出装置および撮像装置に関する。

瞳分割型位相差検出方式による焦点検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この焦点検出装置では、１つのマイクロレンズに対して１対の光電変換部を設けた焦点検出用画素を複数配列し、１対の像を検出している。

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。
特開昭５５−１３０５２４号公報

しかしながら、上述した従来の焦点検出装置では、焦点検出用画素の１対の光電変換部で１対の像を検出する場合に、光電変換部の間に出力の漏れこみ（クロストーク）が発生して像ズレ量の検出精度が悪化することが判明した。

（１） 請求項１の発明は、光電変換部を有する焦点検出用画素が複数個配列され、光学系を通過する１対の光束が形成する１対の像に対応した１対の像信号を生成する焦点検出用画素列と、光電変換部の出力信号を該光電変換部の周囲の光電変換部の出力信号に応じて補正する補正手段と、補正手段による補正後の光電変換部の出力信号により生成される１対の像信号に基づいて、１対の像の相対的なズレ量を検出する像ズレ検出手段と、像ズレ検出手段により検出された１対の像のズレ量に基づいて、光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段とを備える。
（２） 請求項２の発明は、請求項１に記載の焦点検出装置において、焦点検出用画素が１つのマイクロレンズと１対の光電変換部を備え、補正手段によって、１対の光電変換部の一方の出力信号を他方の出力信号により補正するようにしたものである。
（３） 請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の焦点検出装置において、焦点検出用画素列が、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、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が交互に配置され、補正手段によって、焦点検出用画素の光電変換部の出力信号を、該焦点検出用画素に隣接する焦点検出用画素の光電変換部の出力信号に応じて補正するようにしたものである。
（４） 請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、焦点検出用画素が２次元状に配置され、補正手段によって、焦点検出用画素の光電変換部の出力信号を、該焦点検出用画素の周囲に配置された焦点検出用画素の光電変換部の出力信号に応じて補正するようにしたものである。
（５） 請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、焦点検出用画素列が、光学系により形成される画像を撮像するための撮像用画素配列中に配置され、補正手段によって、焦点検出用画素の光電変換部の出力信号を、該焦点検出用画素の周囲に配置された撮像用画素の光電変換部の出力信号に応じて補正するようにしたものである。
（６） 請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、補正手段によって、光学系の絞り開口Ｆ値に応じて補正量を変えるようにしたものである。
（７） 請求項７の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、補正手段によって、光学系による画面上の焦点検出用画素の位置に応じて補正量を変えるようにしたものである。
（８） 請求項８の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、補正手段によって、光電変換部と周囲の光電変換部との間の距離に応じて補正量を変えるようにしたものである。
（９） 請求項９の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、補正手段によって、周囲の光電変換部のサイズに応じて補正量を変えるようにしたものである。
（１０） 請求項１０の発明は、請求項５に記載の焦点検出装置において、撮像用画素が異なる色に感度を有する複数種類の画素からなり、補正手段によって、周囲の撮像用画素の色感度に応じて補正量を変えるようにしたものである。
（１１） 請求項１１の発明は、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の焦点検出装置を備えた撮像装置である。

本発明によれば、クロストークに起因する焦点検出精度の低下を防止することができる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

ここで、瞳分割型位相差検出方式を用いた焦点検出装置において、焦点検出用画素の１対の光電変換部で１対の像を検出する場合に、光電変換部の間に出力の漏れこみ（クロストーク）が発生して像ズレ量の検出精度が悪化する問題について説明する。

このような瞳分割型位相差検出方式を用いた焦点検出装置において、像ズレ量をδとした場合に１対の像に対応する１対の像関数をＦ(ｘ)、Ｆ(ｘ＋δ)とすると、一方の像関数Ｆ(ｘ)に対し他方の像関数Ｆ(ｘ＋δ)をｘ方向に相対的に変位させ、ふたつの像関数が一致したときの変位量から像ズレ量δを決定する。ここで、ｘは焦点検出用画素の配列方向の位置を示す。この一実施の形態では、一方の光電変換部から他方の光電変換部へ漏れこむ出力（クロストーク）を、一方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。

一方の光電変換部からのクロストーク率をαとすると、一方の光電変換部で検出される像関数Ｇ(ｘ)はクロストークがない場合の像関数Ｆ(ｘ)と対となる光電変換部で検出される像関数Ｆ(ｘ＋δ)にクロストーク率αを乗じたものの和となり、一方の光電変換部で検出される像関数Ｈ(ｘ)はクロストークがない場合の像関数Ｆ(ｘ＋δ)と対となる光電変換部で検出される像関数Ｆ(ｘ)にクロストーク率αを乗じたものの和となる。
Ｇ(ｘ)＝Ｆ(ｘ)＋α・Ｆ(ｘ＋δ)、
Ｈ(ｘ)＝Ｆ(ｘ＋δ)＋α・Ｆ(ｘ) ・・・（１）
このような１対の像関数Ｇ(ｘ)とＨ(ｘ)を用いて像ズレ検出を行うと、検出された像ズレ量は真の像ズレ量δよりも小さな量となってしまう。

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。

さらに、クロストークについて詳細に説明する。図１１は、焦点検出用画素において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、焦点検出用画素の断面構造を示す。図１１において、焦点検出用画素はマイクロレンズ、フィルタ、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なる。なお、焦点検出用画素にはフィルターを備えなくてもよい。

このような構成において、クロストークの発生原因（１）は、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同じ焦点検出用画素の異なる光電変換部や周囲の焦点検出用画素の光電変換部に混ざり込むことによる。クロストークの発生原因（２）は、焦点検出用画素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、隣接する同じ焦点検出用画素の異なる光電変換部や周囲の焦点検出用画素の光電変換部に混ざり込むことによる。クロストークの発生原因（３）は、焦点検出用画素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、センサー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、再び同じ焦点検出用画素の異なる光電変換部や周囲の焦点検出用画素の光電変換部に入射して混ざり込むことによる。

クロストークの発生原因（１）〜（３）はともに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に示す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焦点検出用画素から焦点検出用信号データを取得した時点の絞り開口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焦点検出用画素から出力される焦点検出用信号データに対しクロストーク補正を行う。

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出力に基づいて、焦点検出用信号データを取得した時点の焦点検出用画素への入射光線の分光分布特性を求め、クロストークを与える画素の分光分布（フィルタ波長特性）と、測定された入射光の分光分布特性と、記憶されているクロストーク率の分光特性とに基づいて、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。

クロストークの発生原因（３）に関しては、クロストーク原因となる光線がクロストークを与える画素のフィルターとクロストークを受ける画素のフィルターと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、クロストークを与える画素の分光分布（フィルター波長特性）と、クロストークを受ける画素の分光分布（フィルター波長特性）の組み合わせに対し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出力に基づき焦点検出用信号データを取得した時点の焦点検出用画素への入射光線の分光分布特性を求め、クロストークを与える画素の分光分布（フィルタ波長特性）と、クロストークを受ける画素の分光分布（フィルタ波長特性）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。

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、焦点検出用画素列から読み出された１対の像データに対しクロストーク補正処理を施す。このクロストーク補正処理については後述する。ステップ１４０において、クロストーク補正処理がなされた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。

ステップ１５０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１６０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。

一方、合焦近傍であると判定した場合はステップ１７０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１８０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。

ステップ１９０において、焦点検出用画素位置の画像データを、焦点検出用画素の焦点検出用信号データおよび周囲の撮像用画素の画像データに基づいて補間する。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。

次に、図１２のステップ１３０におけるクロストーク補正処理について説明する。図１３は焦点検出用画素３１１におけるクロストークの説明図である。図において、焦点検出用画素３１１の１対の光電変換部(１２,１３)から出力される焦点検出用信号データをＡ２(ｈ,ｖ)、Ａ１(ｈ,ｖ)とする。ここで、ｈ、ｖは図３に示す２次元画素配置における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り、例えばＡ２(ｈ,ｖ)、Ａ１(ｈ,ｖ)はｈ列目、ｖ行目にある焦点検出用画素の１対の焦点検出用信号データを示している。

図１３において、光電変換部１２から光電変換部１３へのクロストーク率をβ、光電変換部１３から光電変換部１２へのクロストーク率をαとする。クロストーク率は１対の光電変換部の一方を遮光した試作センサーを用いて測定したり、測距瞳上で一方の光電変換部が受光する光束を遮光して測定され、ボディ駆動制御装置２１４(図１参照）に記憶される。クロストークがない場合の１対の光電変換部から出力される焦点検出用信号データをＢ２(ｈ,ｖ)、Ｂ１(ｈ,ｖ)とすると、クロストークの影響を受けた焦点検出用信号データＡ２(ｈ,ｖ)、Ａ１(ｈ,ｖ)は以下のようになる。
Ａ１(ｈ,ｖ)＝Ｂ１(ｈ,ｖ)＋β・Ｂ２(ｈ,ｖ)、
Ａ２(ｈ,ｖ)＝Ｂ２(ｈ,ｖ)＋α・Ｂ１(ｈ,ｖ) ・・・（２）

クロストークの影響は本来の出力に対して僅かであるとして、Ｂ２(ｈ,ｖ)≒Ａ２(ｈ,ｖ)、Ｂ１(ｈ,ｖ)≒Ａ１(ｈ,ｖ)を（２）式に代入すれば、クロストークの影響を除去して補正した焦点検出用信号データＢ２(ｈ,ｖ)、Ｂ１(ｈ,ｖ)は以下のように求められる。
Ｂ１(ｈ,ｖ)＝Ａ１(ｈ,ｖ)−β・Ａ２(ｈ,ｖ)、
Ｂ２(ｈ,ｖ)＝Ａ２(ｈ,ｖ)−α・Ａ１(ｈ,ｖ) ・・・（３）
（３）式の右辺は光電変換部から出力さ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、（３）式により補正焦点検出用信号データを演算で求めることができる。

クロストークの影響は後述するように、焦点検出用画素に対する入射光線の入射角度や、１対の光電変換部の並び方向に対する入射光線の入射方向にも依存するため、クロストーク率は焦点検出用画素の位置（画面中心からの距離）の関数として定められるとともに、１対の光電変換部に対する１対のクロストーク率は別々に定められている。（３）式をすべての１対の焦点検出用信号データに対して施すことによって、クロストーク補正処理がなされる。

次に、図１２のステップ１４０における像ズレ検出演算処理（相関演算処理）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、光量バランスに対して像ズレ検出精度を維持できるタイプの相関演算を施す。クロストーク補正処理が終了した１対のデータ列（Ｂ１１〜Ｂ１Ｍ、Ｂ２１〜Ｂ２Ｍ：Ｍはデータ数）に対し、（４）式を用いて相関演算を行い、相関量Ｃ(ｋ)を演算する。
Ｃ(ｋ)＝Σ｜Ｂ１n・Ｂ２n+1+k−Ｂ２n+k・Ｂ１n+1｜ ・・・（４）
（４）式において、Σ演算はｎについて累積され、ｎのとる範囲は像ずらし量ｋに応じてＢ１n、Ｂ１n+1、Ｂ２n+k、Ｂ２n+1+kのデータが存在する範囲に限定される。像ずらし量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。

（４）式の演算結果は、図１４(ａ)に示すように、１対のデータの相関が高いシフト量（図１４(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。（５）式〜（８）式による３点内挿の手法を用いて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 ・・・（５）、
Ｃ(ｘ)＝ Ｃ(ｋj)−｜Ｄ｜ ・・・（６）、
Ｄ＝｛Ｃ(ｋj−１)−Ｃ(ｋj＋１)｝／２ ・・・（７）、
ＳＬＯＰ＝ＭＡＸ｛Ｃ(ｋj＋１)−Ｃ(ｋj)，Ｃ(ｋj−１)−Ｃ(ｋj)｝ ・・・（８）

（５）式で算出されたずらし量ｘの信頼性があるかどうかは、次のようにして判定する。図１４(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。

図１４(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(ｘ)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。

なお、相関演算式としては（４）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も像ズレ検出精度を維持できるタイプの相関演算式であればよい。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、（９）式により像ズレ量ｓｈｆｔに換算する。
ｓｈｆｔ＝ＰＹ・ｘ ・・・（９）
（９）式において、ＰＹは検出ピッチ（焦点検出画素のピッチ）である。（９）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 ・・・（１０）

《一実施の形態の変形例》
図３に示す撮像素子２１２では、焦点検出用画素３１１を撮像用画素配列の１行に配列した例を示したが、図１５に示すように焦点検出用画素３１１を複数行連続して配列してもよい。

図１６、図１７は、図１５に示す焦点検出用画素配列におけるクロストークの説明図である。ｈ列目、ｖ行目の焦点検出用画素の１対の光電変換部から出力される焦点検出用信号データをＡ１(ｈ,ｖ)、Ａ２(ｈ,ｖ)とする。図１６に、クロストークの影響を受けた光電変換部の位置とその光電変換部の焦点検出用信号データＡ１(ｈ,ｖ)、クロストークの影響を与えた光電変換部の位置とその光電変換部の焦点検出用信号データ、およびクロストーク率βｉ（ｉ＝０〜７）を示す。また、図１７には、クロストークの影響を受けた光電変換部の位置とその光電変換部の焦点検出用信号データＡ２(ｈ,ｖ)、クロストークの影響を与えた光電変換部の位置とその光電変換部の焦点検出用信号データ、およびクロストーク率αｉ（ｉ＝０〜７）を示す。

クロストークがない場合の光電変換部の焦点検出用データをＢ１(ｈ＋ｍ,ｖ＋ｎ)、Ｂ２(ｈ＋ｍ,ｖ＋ｎ)とすると、クロストークの影響を受けた出力データＡ１(ｈ,ｖ)、Ａ２(ｈ,ｖ)は以下のようになる。
Ａ１(ｈ,ｖ)＝Ｂ１(ｈ,ｖ)＋β０・Ｂ２(ｈ,ｖ)＋β１・Ｂ２(ｈ,ｖ+１)＋β２・Ｂ１(ｈ,ｖ＋１)＋β３・Ｂ２(ｈ−１,ｖ＋１)＋β４・Ｂ２(ｈ−１,ｖ)＋β５・Ｂ２(ｈ−１,ｖ−１)＋β６・Ｂ１(ｈ,ｖ−１)＋β７・Ｂ２(ｈ,ｖ−１)、
Ａ２(ｈ,ｖ)＝Ｂ２(ｈ,ｖ)＋α０・Ｂ１(ｈ,ｖ)＋α１・Ｂ１(ｈ,ｖ+１)＋α２・Ｂ２(ｈ,ｖ＋１)＋α３・Ｂ１(ｈ＋１,ｖ＋１)＋α４・Ｂ１(ｈ＋１,ｖ)＋α５・Ｂ１(ｈ＋１,ｖ−１)＋α６・Ｂ２(ｈ,ｖ−１)＋α７・Ｂ１(ｈ,ｖ−１) ・・・（１１）

クロストークの影響は本来の出力に対して僅かであるとして、Ｂ１(ｈ＋ｍ,ｖ＋ｎ)≒Ａ１(ｈ＋ｍ,ｖ＋ｎ)、Ｂ２(ｈ＋ｍ,ｖ＋ｎ)≒Ａ２(ｈ＋ｍ,ｖ＋ｎ)を（１１）式に代入すると、クロストークの影響を除去して補正した焦点検出用信号データＢ１(ｈ,ｖ)、Ｂ２(ｈ,ｖ)の算出式は以下のようになる。
Ｂ１(ｈ,ｖ)＝Ａ１(ｈ,ｖ)−β０・Ａ２(ｈ,ｖ)−β１・Ａ２(ｈ,ｖ+１)−β２・Ａ１(ｈ,ｖ＋１)−β３・Ａ２(ｈ−１,ｖ＋１)−β４・Ａ２(ｈ−１,ｖ)−β５・Ａ２(ｈ−１,ｖ−１)−β６・Ａ１(ｈ,ｖ−１)−β７・Ａ２(ｈ,ｖ−１)、
Ｂ２(ｈ,ｖ)＝Ａ２(ｈ,ｖ)−α０・Ａ１(ｈ,ｖ)−α１・Ａ１(ｈ,ｖ+１)−α２・Ａ２(ｈ,ｖ＋１)−α３・Ａ１(ｈ＋１,ｖ＋１)−α４・Ａ１(ｈ＋１,ｖ)−α５・Ａ１(ｈ＋１,ｖ−１)−α６・Ａ２(ｈ,ｖ−１)−α７・Ａ１(ｈ,ｖ−１) ・・・（１２）

クロストーク量は光電変換部間の距離に応じて変化し、上記クロストーク補正において光電変換部間の距離が大きくなるほどクロストーク率も一般的には小さくなる。例えば図１５において、β３＜β４となる。

図１５に示す焦点検出画素配列においては、同じサイズの光電変換部を有する焦点検出画素を配列しているが、異なるサイズ光電変換部を有する焦点検出画素を配列してもよい。図１８は１行おきにサイズの異なる光電変換部を備えた焦点検出用画素を配列した場合のクロストークの説明図であり、図１６に示す画素配列のクロストークに対応する。ｖ行目には図１６と同じサイズの光電変換部を備えた焦点検出用画素が配列されている。一方、ｖ−１行目とｖ＋１行目にはｖ行目の焦点検出用画素の光電変換部のサイズより小さいサイズの光電変換部を備えた焦点検出用画素が配列されている。ｈ列目、ｖ行目の焦点検出用画素の１対の光電変換部から出力される焦点検出用信号データをＡ１(ｈ,ｖ)、Ａ２(ｈ,ｖ)とする。

図１８には、クロストークの影響を受けた光電変換部の位置とその光電変換部の焦点検出用信号データＡ１(ｈ,ｖ)、クロストークの影響を与えた光電変換部の位置とその光電変換部の焦点検出用信号データ、およびクロストーク率をβｉ、βｉ’を示す。クロストーク率βｉは、ｈ列目、ｖ行目の焦点検出用画素の光電変換部が同じ行の隣接する同じサイズの光電変換部から受けるクロストークの影響を表し、また、クロストーク率βｉ’は、ｈ列目、ｖ行目の焦点検出用画素の上下の行において周囲に位置する小さいサイズの光電変換部から受けるクロストークの影響を表す。

このような焦点検出用画素配列では、ｈ列目、ｖ行目の焦点検出用画素の光電変換部の補正後の焦点検出用信号データＢ１(ｈ,ｖ)は次のようになる。
Ｂ１(ｈ,ｖ)＝Ａ１(ｈ,ｖ)−β０・Ａ２(ｈ,ｖ)−β１'・Ａ２(ｈ,ｖ+１)−β２’・Ａ１(ｈ,ｖ＋１)−β３’・Ａ２(ｈ−１,ｖ＋１)−β４・Ａ２(ｈ−１,ｖ)−β５’・Ａ２(ｈ−１,ｖ−１)−β６’・Ａ１(ｈ,ｖ−１)−β７’・Ａ２(ｈ,ｖ−１) ・・・（１３）
同様に、もう一方の光電変換部の補正後の焦点検出用信号データＢ２(ｈ,ｖ)も算出することができる。また、同様な考え方で小さいサイズの光電変換部に対する補正後の焦点検出用信号データも算出することができる。

クロストーク量はクロストークを発生する光電変換部のサイズに応じて変化し、上述したクロストーク補正において光電変換部のサイズが小さくなるほどクロストーク率も一般的には小さくなる。例えば図１８において、焦点検出用信号データＡ１(ｈ,ｖ)を発生する光電変換部から焦点検出用信号データＡ１(ｈ,ｖ＋１)を発生する光電変換部へのクロストーク率は、焦点検出用信号データＡ１(ｈ,ｖ＋１)を発生する光電変換部から焦点検出用信号データＡ１(ｈ,ｖ)を発生する光電変換部へのクロストーク率β２’より小さくなる。

図３に示す撮像素子２１２では、ｈ列目、ｖ行目の焦点検出用画素の１対の光電変換部のクロストーク補正後の焦点検出用信号データＢ１(ｈ,ｖ)、Ｂ２(ｈ,ｖ)を、（３）式に示すように対になる光電変換部から出力される焦点検出用信号データに基づいて求めているが、隣接する焦点検出用画素の光電変換部の焦点検出用信号データと、周囲の撮像用画素の光電変換部から出力される画像データに基づいて求めることもできる。

図１９はベイヤー配列のＧＢ行（ｖ行）に焦点検出用画素を配列し、上下の行がＲＧの撮像用画素配列となっている場合のクロストークの説明図であり、図１６に示す画素配列に対応する。ｖ行目には、図１６と同じサイズの光電変換部を備えた焦点検出用画素が配列されている。また、ｖ−１行目とｖ＋１行目には、ｖ行目の焦点検出用画素の光電変換部のサイズより大きなサイズの光電変換部を備えた撮像用画素（ＲＧ）が配列されている。ｈ列目、ｖ行目の焦点検出用画素の１対の光電変換部から出力される焦点検出用信号データをＡ１(ｈ,ｖ)、Ａ２(ｈ,ｖ)とする。また、ｖ−１行目、ｖ＋１行目のＲＧ撮像用画素から出力される画像データをＲ(ｈ＋ｍ,ｖ−１)、Ｇ(ｈ＋ｍ,ｖ−１)、Ｒ(ｈ＋ｍ,ｖ＋１)、Ｇ(ｈ＋ｍ,ｖ＋１)で表す。

図１９には、クロストークの影響を受けた焦点検出用画素の光電変換部の位置とその光電変換部の焦点検出用信号データＡ１(ｈ,ｖ)、クロストークの影響を与えた焦点検出用画素および撮像用画素の光電変換部の位置とその光電変換部から出力される焦点検出用信号データおよび撮像データ、およびクロストーク率βｉ、γｒｉ、γｇｉを示す。クロストーク率βｉは、ｈ列目、ｖ行目の焦点検出用画素の光電変換部が同じ行の隣接する同じサイズの光電変換部から受けるクロストークの影響を表し、また、クロストーク率γｒｉは、ｈ列目、ｖ行目の焦点検出画素の上下の行において周囲に位置する赤の撮像用画素の光電変換部から受けるクロストークの影響を表し、さらに、クロストーク率γｇｉは、ｈ列目、ｖ行目の焦点検出用画素の上下の行において周囲に位置する緑の撮像用画素の光電変換部から受けるクロストークの影響を表している。

このような焦点検出用画素配列では、ｈ列目、ｖ行目の焦点検出用画素の光電変換部の補正後の焦点検出用信号データＢ１(ｈ,ｖ)は次のようになる。
Ｂ１(ｈ,ｖ)＝Ａ１(ｈ,ｖ)−β０・Ａ２(ｈ,ｖ)−γｇ１・Ａ２(ｈ＋１,ｖ+１)−γｒ２・Ｒ(ｈ,ｖ＋１)−γｇ３・Ｇ(ｈ−１,ｖ＋１)−β４・Ａ２(ｈ−１,ｖ)−γｇ５・Ｇ(ｈ−１,ｖ−１)−γｒ６・Ｒ(ｈ,ｖ−１)−γｇ７・Ｇ(ｈ＋１,ｖ−１) ・・・（１４）
同様に、もう一方の光電変換部の補正後の焦点検出用信号データＢ２(ｈ,ｖ)も算出することができる。

クロストーク量は撮像用画素の波長感度に応じて変化し、上述したクロストーク補正においてＲ画素のクロストーク率はＧ画素のクロストーク率より一般的には大きくなる。例えば図１９において、Ｒ画素から出力データＡ１(ｈ＋１,ｖ)を発生する光電変換部へのクロストーク率γｒ３は、Ｇ画素から出力データＡ１(ｈ,ｖ)を発生する光電変換部へのクロストーク率γｇ３より大きくなる。

図１５に示す撮像素子２１２Ａでは、焦点検出用画素３１１がひとつの画素内に１対の光電変換部を備えた例を示したが、図２０に示す撮像素子２１２Ｂように、焦点検出用画素３１３，３１４が１つの画素内に１つの光電変換部を備えるようにしてもよい。図２０において、焦点検出用画素３１３と焦点検出用画素３１４が１対になっており、図１５に示す焦点検出用画素３１１に相当する。

焦点検出用画素３１３は、図２１(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、焦点検出画素３１４は、図２１(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の配列によって焦点検出に用いる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、撮像素子の信号読み出し回路の構成が複雑になるのを避けることができる。

図２２は、図２１(ａ)、(ｂ)に示す焦点検出用画素を配列した撮像素子２１２Ｂのクロストークの説明図であり、図１６に示す画素配列のクロストークに対応する。ｖ行目には図１６と同じサイズの光電変換部で図２１(ａ)に示す焦点検出用画素が配列されており、周囲を図２１(ａ)および図２１(ｂ)に示す焦点検出用画素に囲まれている。ｈ列目、ｖ行目の焦点検出用画素の光電変換部から出力される焦点検出用信号データをＡ１(ｈ,ｖ)とする。

図２２には、クロストークの影響を受けた光電変換部の位置とその光電変換部の焦点検出用信号データＡ１(ｈ,ｖ)、クロストークの影響を与えた光電変換部の位置とその光電変換部の焦点検出用信号データ、およびクロストーク率ηａｉ、ηｂｉを示す。クロストーク率ηａｉは、ｈ列目、ｖ行目の焦点検出用画素の光電変換部が周囲の図２１(ａ)に示す焦点検出用画素の光電変換部から受けるクロストークの影響を表し、クロストーク率ηｂｉは、ｈ列目、ｖ行目の焦点検出用画素の光電変換部が周囲の図２１(ｂ)に示す焦点検出用画素の光電変換部から受けるクロストークの影響を表している。

このような焦点検出用画素配列では、ｈ列目、ｖ行目の焦点検出用画素の光電変換部の補正後の焦点検出用信号データＢ１(ｈ,ｖ)は次のようになる。
Ｂ１(ｈ,ｖ)＝Ａ１(ｈ,ｖ)−ηｂ０・Ａ２(ｈ＋１,ｖ)−ηａ１・Ａ１(ｈ＋１,ｖ+１)−ηｂ２・Ａ２(ｈ,ｖ＋１)−ηａ３・Ａ１(ｈ−１,ｖ＋１)−ηｂ４・Ａ２(ｈ−１,ｖ)−ηａ５・Ａ１(ｈ−１,ｖ−１)−ηｂ６・Ａ２(ｈ,ｖ−１)−ηａ７・Ａ１(ｈ＋１,ｖ−１) ・・・（１５）
同様に、対になる光電変換部の補正後の焦点検出用信号データＢ２(ｈ＋１,ｖ)も算出することができる。

図２３は、画面上の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である。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、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、周囲の焦点検出用画素や撮像用画素からのクロストーク量は焦点検出用画素３０のほうが大きくなる。また、１対の光電変換部間のクロストーク量は、光軸上に位置する焦点検出用画素２０の場合は等しくなるが、光軸外に配置された焦点検出用画素３０の場合には、光軸に近い光電変換部３３から光軸から遠い光電変換部３２へのクロストークの量が、光軸から遠い光電変換部３２から光軸に近い光電変換部３３へのクロストークの量より大きくなる。

このように、クロストーク量が焦点検出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焦点検出用信号データを出力した焦点検出用画素の位置（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とともに、クロストーク量が光軸に対する光電変換部間の位置関係に応じて変化する場合には、クロストーク率を光電変換部の位置関係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に用いる光電変換部の位置関係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。

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焦点検出用画素データを取得した時点の射出瞳の大きさデータと射出瞳距離データをレンズ駆動制御装置から受信し、射出瞳の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焦点検出用信号データに対しクロストーク補正を行う。

上述したクロストーク補正演算式（１２）〜（１５）では、クロストーク補正を受ける光電変換部の最近傍にある光電変換部の出力に応じてクロストーク補正を行っているが、補正精度向上のために、クロストーク補正を受ける光電変換部からより遠くの位置にある光線変換部の出力をクロストーク補正に用いるようにすることも可能である。例えば図１６においてＡ１(ｈ,ｖ)を補正するために、Ａ１(ｈ−１,ｖ−１)、Ａ１(ｈ＋１,ｖ−１)、Ａ２(ｈ＋１,ｖ−１)などを使用することができる。

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。また、図３に示す撮像素子２１２では、焦点検出用画素に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、１つのフィルター、例えば緑フィルターを備えるようにした場合でも、本発明を適用することができる。

図５、図２１には焦点検出用画素の光電変換部の形状を円形、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、他の形状にしてもよい。例えば焦点検出用画素の光電変換部の形状を楕円や矩形や多角形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。

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が稠密正方格子配列に配置される例を示したが、稠密六方格子配列に配置してもよい。

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。

本発明の撮像装置は、上述したような交換レンズがカメラボディに着脱可能に構成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ず、レンズ一体型のデジタルスチルカメラ、フィルムスチルカメラ、あるいはビデオカメラにも適用することができる。さらに、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やロボットの視覚認識装置などにも適用できる。さらにまた、カメラ以外の焦点検出装置や測距装置、ステレオ測距装置などにも適用できる。

一実施の形態のカメラの構成を示す横断面図 撮影画面上における焦点検出用画素の配置を示す図 撮像素子の詳細な構成を示す正面図 撮像用画素の構成を示す正面図 焦点検出用画素の構成を示す正面図 撮像用画素の分光感度特性を示す図 焦点検出用画素の分光感度特性を示す図 撮像用画素の構造を示す断面図 焦点検出用画素の構造を示す断面図 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 焦点検出用画素においてクロストークが発生する原因を説明するための図 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 焦点検出用画素におけるクロストークの説明図 相関演算結果の評価方法を説明するための図 変形例の撮像素子を示す正面図 図１５に示す撮像素子のクロストークの説明図 図１５に示す撮像素子のクロストークの説明図 １行おきにサイズの異なる光電変換部を備えた焦点検出用画素を配列した場合のクロストークの説明図 ベイヤー配列のＧＢ行（ｖ行）に焦点検出用画素を配列し、上下の行がＲＧの撮像用画素配列となっている場合のクロストークの説明図 他の変形例の撮像素子の構成を示す正面図 図２０に示す撮像素子状に配列される焦点検出用画素の構成を示す正面図 図２０に示す撮像素子のクロストークの説明図 画面上の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

符号の説明

１１、１２、１３、１６、１７；光電変換部、２０２；交換レンズ、２１４；ボディ駆動制御装置、２１２、２１２Ａ、２１２Ｂ；撮像素子、３１０；撮像用画素、３１１、３１３、３１４；焦点検出用画素

Claims (11)

1. 光電変換部を有する焦点検出用画素が複数個配列され、光学系を通過する１対の光束が形成する１対の像に対応した１対の像信号を生成する焦点検出用画素列と、
   前記光電変換部の出力信号を、該光電変換部の周囲の前記光電変換部の出力信号に応じて補正する補正手段と、
   前記補正手段による補正後の前記光電変換部の出力信号により生成される前記１対の像信号に基づいて、前記１対の像の相対的なズレ量を検出する像ズレ検出手段と、
   前記像ズレ検出手段により検出された前記１対の像のズレ量に基づいて、前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段とを備えることを特徴とする焦点検出装置。
2. 請求項１に記載の焦点検出装置において、
   前記焦点検出用画素は、１つのマイクロレンズと１対の光電変換部を備え、
   前記補正手段は、前記１対の光電変換部の一方の出力信号を他方の出力信号により補正することを特徴とする焦点検出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の焦点検出装置において、
   前記焦点検出用画素列は、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、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が交互に配置され、
   前記補正手段は、前記焦点検出用画素の前記光電変換部の出力信号を、該焦点検出用画素に隣接する前記焦点検出用画素の前記光電変換部の出力信号に応じて補正することを特徴とする焦点検出装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
   前記焦点検出用画素は２次元状に配置され、
   前記補正手段は、前記焦点検出用画素の前記光電変換部の出力信号を、該焦点検出用画素の周囲に配置された前記焦点検出用画素の前記光電変換部の出力信号に応じて補正することを特徴とする焦点検出装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
   前記焦点検出用画素列は、前記光学系により形成される画像を撮像するための撮像用画素配列中に配置され、
   前記補正手段は、前記焦点検出用画素の前記光電変換部の出力信号を、該焦点検出用画素の周囲に配置された前記撮像用画素の前記光電変換部の出力信号に応じて補正することを特徴とする焦点検出装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、
   前記補正手段は、前記光学系の絞り開口Ｆ値に応じて補正量を変えることを特徴とする焦点検出装置。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、
   前記補正手段は、前記光学系による画面上の前記焦点検出用画素の位置に応じて補正量を変えることを特徴とする焦点検出装置。
8. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、
   前記補正手段は、前記光電変換部と周囲の前記光電変換部との間の距離に応じて補正量を変えることを特徴とする焦点検出装置。
9. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、
   前記補正手段は、周囲の前記光電変換部のサイズに応じて補正量を変えることを特徴とする焦点検出装置。
10. 請求項５に記載の焦点検出装置において、
    前記撮像用画素は、異なる色に感度を有する複数種類の画素からなり、
    前記補正手段は、周囲の前記撮像用画素の色感度に応じて補正量を変えることを特徴とする焦点検出装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の焦点検出装置を備えることを特徴とする撮像装置。

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