JP2012226213A

JP2012226213A - 撮像装置及びその制御方法

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Publication number: JP2012226213A
Application number: JP2011095280A
Authority: JP
Inventors: Teruhiro Nishio; 彰宏西尾
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Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2012-11-15
Anticipated expiration: 2031-04-21
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Abstract

【課題】光学式手ブレ補正方式の像ブレ補正機構を有し、撮像素子から得られた信号を基にして焦点検出を行う撮像装置において、高い焦点検出精度を得られるようにすること。
【解決手段】光学系の射出瞳の異なる領域毎の像信号をそれぞれ出力可能な焦点検出用の画素を含む、２次元に配置された複数の画素を有する撮像素子と、振れ量を検出する振れ検出手段（１６６、１２３）と、振れ量に対応する像ブレを補正するように、光軸に対して垂直な方向に移動する振れ補正手段（１０３、１１３）と、射出瞳の異なる領域毎の像信号に対する、振れ補正手段の移動による光束のケラレの影響を補正する補正値を、振れ補正手段の光軸からの偏心量に応じて求め、求めた補正値を用いて像信号を補正する手段（１２１）と、補正された射出瞳の異なる領域毎の像信号の位相差に基づいて、焦点調節を行う焦点調節手段（１０４、１１４、１２６）とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置及びその制御方法に関し、更に詳しくは、振れ補正機能を有し、撮像素子から得られる画像信号から位相差方式の焦点調節を行う撮像装置及びその制御方法に関する。

近年、静止画や動画の撮影時に撮像画素に結像した被写体像をリアルタイムに観察しながら撮影を行う、いわゆるライブビュー撮影が一般化しつつある。

このライブビュー撮影を行うに際して自動焦点調節を行うために、撮像画素で光電変換を行った被写体像の撮影光学系のフォーカス変化に対するコントラスト変化を検知して合焦状態を判断するコントラスト方式の自動焦点調節が広く利用されている。しかしながら、コントラスト方式は、焦点調節処理を行いながら焦点状態を検知する方式のため、素早いフォーカスレンズ駆動が行えないという問題がある。

そこで、撮像素子の各画素に複数の光電変換素子を形成し、各光電変換素子からそれぞれ信号を読み出して位相差を有する１組の画像データを取得することで、位相差方式の焦点調節を行うことが可能な撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような撮像装置では、素早いフォーカスレンズ駆動を行うことができる。

上述したような位相差方式の焦点検出処理を行う場合、焦点検出と同時に、リアルタイムに撮像素子が受光した画像のライブビュー表示や、動画の撮影を行うことができる。一方、リアルタイムで画像記録を行うためには、撮影光学系の絞り値を被写体像の明るさに応じて変化させることが必要となる。そのため、焦点検出のために常に絞りを開放状態に保持しておくことはできない。

そこで問題となるのは、撮影時の絞り込み動作により撮影光学系の有効Ｆナンバーが大きくなってくる（暗くなってくる）と、撮影光学系の射出瞳範囲が小さくなってくるため、焦点検出用に取り込まれる光線にケラレが発生してくることである。そのため焦点検出用画素で取り込まれる電気信号（以下、「像信号」と呼ぶ。）に変化が生じてしまい、上述した焦点ズレ量に対する位相のズレ変化量の関係（基線長）に変化を生じてしまうと同時に像信号で相関を行う際にも誤差を発生してくる。また撮影光学系の開口効率が低下する画面周辺像高の焦点検出画素で焦点検出を行う際にも光線ケラレが発生してくるため問題となるものである。

その問題を解決するために焦点検出時における撮影光学系の光線ケラレ情報を取得して焦点検出用の像信号の補正を行う方法が、例えば、特許文献１等で提案されている。

一方、近年、撮像装置の小型化や光学系の高倍率化に伴い、撮像装置のブレ等が撮影画像の品位を低下させる大きな原因となっていることに着目し、このような装置のブレ等により生じた撮像画像のブレを補正するブレ補正機能が種々提案されている。撮像装置に搭載される従来のブレ補正機能として、光学式手ブレ補正方式と電子式手ブレ補正方式とを併用した補正方法がある（例えば、特許文献２参照）。

まず、光学式手ブレ補正方式では、撮像装置のブレを検出し、検出したブレを相殺するように、手ブレ補正用の光学系を駆動して、撮像素子に入射される被写体光が、撮像面上で常に同じ位置になるようにしてブレを補正する。次に、電子式手ブレ補正方式では、画像間のブレを求めることで光学式手ブレ補正方式で補正しきれなかったブレ残りを検出し、求めた画像間のブレを相殺するように画像の読み出し領域を動かすことで、低域周波数のブレ残りを補正する。

特開２００４−１９１６２９号公報特許第２８０３０７２号公報

しかしながら、光学式手ブレ補正方式では、光学系中の補正レンズ群を偏心させるため、補正レンズ群が偏心することによって、更に光線ケラレの変化を生じてしまい、焦点検出精度に悪影響を及ぼすという問題がある。

そこで本発明は、上記したような像ブレ補正機構を有した撮影光学系を使用した際にも高い焦点検出精度を得られる撮像装置を達成するものである。

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、光学式手ブレ補正方式の像ブレ補正機構を有し、撮像素子から得られた信号を基にして焦点検出を行う撮像装置において、高い焦点検出精度を得られるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、光学系の射出瞳の異なる領域を通った光束をそれぞれ独立に受光して得られた像信号をそれぞれ出力可能な焦点検出用の画素を含む、２次元に配置された複数の画素を有する撮像素子と、撮像装置に加わる振れ量を検出する振れ検出手段と、前記振れ検出手段により検出された振れ量に対応する像ブレを補正するように、光軸に対して垂直な方向に移動する振れ補正手段と、前記焦点検出用の画素から得られる前記射出瞳の異なる領域毎の像信号に対する、前記振れ補正手段の移動による前記光束のケラレの影響を補正する補正値を、前記振れ補正手段の光軸からの偏心量に応じて求める決定手段と、前記決定手段により求められた補正値を用いて、前記射出瞳の異なる領域毎の像信号を補正する補正手段と、前記補正手段により補正された、前記射出瞳の異なる領域毎の像信号の位相差に基づいて、焦点調節を行う焦点調節手段とを有する。

本発明によれば、光学式手ブレ補正方式の像ブレ補正機構を有し、撮像素子から得られた信号を基にして焦点検出を行う撮像装置において、高い焦点検出精度を得られるようにすることができる。

本発明の実施の形態における撮像装置の概略構成を示すブロック図。実施の形態における撮像素子の画素配列の一例を示す図。実施の形態における撮像素子の画素配列の別の一例を示す図。実施の形態における撮像素子の画素配列の更に別の一例を示す図。第２レンズ群の偏心移動によるケラレを説明する図。焦点調節用画素が図２に示す構成を有する場合の第２レンズ群の偏心移動による射出瞳におけるケラレを説明する図。画素が図３または図４に示す構成を有する場合の第２レンズ群の偏心移動による射出瞳におけるケラレを説明する図。（ａ）ケラレが生じていない場合の異なる射出瞳領域を通過した光線によるＡ像及びＢ像の波形の一例を示す図、（ｂ）ケラレが生じている場合の異なる射出瞳領域を通過した光線によるＡ像及びＢ像の波形の一例を示す図。実施の形態における焦点検出処理の流れを示すフローチャート。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。

図１は本発明における撮像素子を有する撮像装置であるデジタルカメラの概略構成を示したもので、撮像素子を有したカメラ本体と撮影光学系が一体化又は接続されたデジタルカメラを示しており、動画及び静止画が記録可能である。同図において、１０１は撮影光学系（結像光学系）の先端に配置された第１レンズ群で、光軸方向に進退可能に保持される。１０２は絞りで、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行うほか、静止画撮影時には露光秒時調節用シャッタとしての機能も備える。１０３は手持ち撮影時の像ブレ等が原因となるような像ブレを、光軸に対して垂直な方向に偏心移動を行うことで補正を行う作用を有する補正レンズ群である第２レンズ群である。１０４は第３レンズ群で、光軸方向の進退により、焦点調節を行う。

１０５は光学的ローパスフィルタで、撮影画像の偽色やモアレを軽減するための光学素子である。１０６は２次元ＣＭＯＳセンサとその周辺回路で構成された撮像素子である。撮像素子１０６には、横方向にＭ画素、縦方向にＮ画素の受光ピクセルが正方配置され、例えばベイヤー配列の原色カラーモザイクフィルタがオンチップで形成された、２次元単板カラーセンサが用いられる。なお、撮像素子１０６を構成する画素の構成については、図２〜図４を参照して詳細に後述する。

１１１はズームアクチュエータで、不図示のカム筒を手動もしくはアクチュエータで回動することにより、第１レンズ群１０１〜第３レンズ群１０４を光軸方向に駆動し、ズーム操作を行う。より具体的には、第１レンズ群１０１〜第３レンズ群１０４の間隔を変化させることにより、焦点距離を変化させるようなズーム機能が実現される。１１２は絞りアクチュエータで、絞り兼用シャッタ１０２の開口径を制御して撮影光量を調節すると共に、静止画撮影時の露光時間制御を行う。１１３は補正レンズアクチュエータで、例えば第２レンズ群１０３を光軸と直交する方向に偏心移動を行って、撮像素子１０６に結像される被写体像の像ブレの補正を行うものである。通常は直交する２軸方向にそれぞれ移動を行い、合成される移動量（偏心量）と移動方向に基づいて撮像素子１０６に対する像ブレ方向の変化に対応する。１１４はフォーカスアクチュエータで、第３レンズ群１０４を光軸方向に進退駆動して焦点調節を行う。

１１５は無線式の通信部で、インターネット等のネットワークを通じてサーバーコンピュータと通信するためのアンテナや信号処理回路で構成される。１１６は振れ検出センサで、例えば振動ジャイロの角速度センサ等により構成され、手ブレや体の揺れ等による装置に加わるブレを振れ信号として検出し、その振れ信号を出力する。

１２１は、カメラ本体の種々の制御を司るカメラ内ＣＰＵで、演算部、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、通信インターフェイス回路等を有する。ＣＰＵ１２１は、ＲＯＭに記憶された所定のプログラムに基づいて、カメラが有する各種回路を駆動し、ＡＦ、撮影、画像処理と記録等の一連の動作を実行する。

１２２は通信制御回路で、通信部１１５を介して、撮影した画像をサーバーコンピュータへ送ったり、サーバーコンピュータから画像や各種情報の受信を行ったりするものである。１２３は振れ量算出部で、振れ検出センサ１１６の振れ信号から、振れ量を算出する。１２４は撮像素子駆動回路で、撮像素子１０６の撮像動作を制御するとともに、取得した画像信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ１２１に送信する。１２５は画像処理回路で、撮像素子１０６が取得した画像のγ変換、カラー補間、ＪＰＥＧ圧縮等の処理を行う。

１２６はフォーカス駆動回路で、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ１１４を駆動制御し、第３レンズ群１０４を光軸方向に進退駆動して焦点調節を行う。１２７は振れ量算出部１２３により算出された振れ量に基づいてＣＰＵ１２１により求められた駆動量に基づいて、補正レンズアクチュエータ１１３を駆動制御して第２レンズ群１０３の偏心移動の制御を行う。１２８は絞り駆動回路で、絞りアクチュエータ１１２を駆動制御して絞り兼用シャッタ１０２の開口を制御する。１２９はズーム駆動回路で、撮影者のズーム操作に応じてズームアクチュエータ１１１を駆動する。

１３１はＬＣＤ等の表示器で、カメラの撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像と撮影後の確認用画像、焦点検出時の合焦状態表示画像等を表示する。１３２は操作スイッチ群で、電源スイッチ、レリーズ（撮影トリガ）スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮影モード選択スイッチ等で構成される。１３３は着脱可能なフラッシュメモリで、撮影済み画像を記録する。

図２は、本実施の形態で使用可能な撮像素子１０６の画素配列の一例を示したものである。図中、２００は撮像画像を形成するための画素であり、２０１〜２０４はそれぞれ画素内に例えば特開２００９−２４４８６２号公報に記された技術等を利用して遮光構造が配された焦点検出用の画素（以下、「焦点検出用画素」と呼ぶ。）である。

図２中、Ｙ方向に一列に配置された、焦点検出用画素２０１と同様の形状を有する画素群と、焦点検出用画素２０２と同様の形状を有する画素群とから得られる一対の像（Ａ像、Ｂ像）の波形を用いて、Ｙ方向への横縞パターンの被写体の焦点状態を検出する。

また、図２のＸ方向に一列に配置された、焦点検出用画素２０３と同様の形状を有する画素群と、焦点検出用画素２０４と同様の形状を有する画素群とから得られる一対の像（Ａ像、Ｂ像）の波形を用いて、Ｘ方向への横縞パターンの被写体の焦点状態を検出する。

図３は、本実施の形態で使用可能な撮像素子１０６の画素配列の別の一例を示したもので、各画素において、一つのマイクロレンズに対し、２つの光電変換部を配しており、各光電変換部から独立に信号を出力可能である。図３において、上下方向をＹ方向、左右方向をＸ方向とする。画素３００と同様の形状を有する画素群の、Ｙ方向に並んだ光電変換部３０４とから得られる像（Ａ像）の波形と、光電変換部３０５から得られる像（Ｂ像）の波形とに基づいて、Ｙ方向への横縞パターンの被写体の焦点状態を検出することができる。

また、画素３０１と同様の形状を有する画素群の、Ｙ方向に並んだ光電変換部３０２から得られる像（Ａ像）の波形と、光電変換部３０３から得られる像（Ｂ像）の波形とに基づいて、Ｘ方向の縦縞パターンの被写体の焦点状態を検出することができる。

そして、画像の記録用には、光電変換部３０２〜３０５から得られる光電変換信号を画素毎に加算する（即ち、光電変換部３０２と３０３からの光電変換信号を加算し、光電変換部３０４と３０５からの光電変換信号を加算する）。これにより、画素毎の光電変換信号を得ることができる。

図４は、本実施の形態で使用可能な撮像素子１０６の画素配列の更に別の一例を示したもので、各画素において、一つのマイクロレンズに対し４つの光電変換部を配しており、各光電変換部から独立に信号を出力可能である。４つの光電変換部それぞれから得られる光電変換信号の加算の組み合わせを変えることにより、図３を参照して説明を行ったような焦点状態の検出することができる。

具体的には、図４において、上下方向をＹ方向、左右方向をＸ方向とする。この場合、画素４００と同様の形状を有する画素群の、光電変換部４０１と４０２から得られる光電変換信号を加算し、光電変換部４０３と４０４から得られる光電変換信号を加算する。このように加算して得られた一対の光電変換信号（Ａ像、Ｂ像）の波形に基づいて、Ｙ方向への横縞パターンの被写体の焦点状態を検出することができる。

また、光電変換部４０１と４０３から得られる光電変換信号を加算し、光電変換部４０２と４０４から得られる光電変換信号を加算する。このように加算して得られた一対の光電変換信号（Ａ像、Ｂ像）の波形に基づいて、Ｘ方向への縦縞パターンの被写体の焦点状態を検出することができる。

上記した焦点検出のための２通りの加算方法は、撮像素子１０６上で画素群をブロックに分け、ブロック単位で変えても良く、例えば、千鳥配列的に互い違いに加算方法を変えることで、図３で示したものと等価な画素配列構造を達成することもできる。そのようにすることで、縦縞パターンと横縞パターンの被写体に対する評価を同時に行えるため、焦点検出に際して被写体パターン方向への依存を無くすことができる。

また、加算方法は撮影状態に応じて、また、時系列的に全画素について切り替えを行っても良い。その場合には、Ｙ方向またはＸ方向に、焦点検出用画素から得られる光電変換信号が密な状態になる。そのため、焦点検出用画素から得られる光電変換信号が疎な場合に生じる、細い線分を有する被写体の焦点状態の検出が合焦近傍で行えなくなるという問題を回避することができる。

なお、画像の記録用には、光電変換部４０１〜４０４から得られる光電変換信号を画素毎に加算することにより、画素毎の光電変換信号を得ることができる。

次に、図２〜図４に示す撮像素子１０６を有するカメラにおいて、第２レンズ群１０３により振れ補正を行う場合の、位相差方式の焦点検出処理について説明する。

図２〜図５を参照して説明したような構成を有する撮像素子１０６から得られる光電変換信号を用いて位相差方式の焦点検出処理を行う場合、焦点検出と同時に、リアルタイムに撮像素子が受光した画像のライブビュー表示や、動画の撮影を行うことができる。

図５は撮影光学系中の第２レンズ群１０３が、振れ補正のために偏心移動された場合を示している。図中、第１レンズ群１０１は、物体側より正の屈折力、を有したレンズ群を１０１、光彩絞りを１０２、第２レンズ群１０３は（補正レンズ群）負の屈折力、第３レンズ群１０４は正の屈折力を有している。第２レンズ群１０３を光軸と直交方向に偏心移動を行うことで結像位置変位作用を発生させて像ブレを打ち消す。また、画面中心光束をＬ０、周辺光束をＬ１とする。

図５（ａ）は、像ブレ補正を行う前の状態を示しており、図５（ｂ）は画角変化量としてΔω角度分に相当する像ブレの補正作用を得るために、第２レンズ群１０３を偏心移動させている状態を示している。このとき、図５（ｂ）で示されるように、第２レンズ群１０３の偏心により、第２レンズ群１０３の光線有効範囲が撮影光学系の瞳範囲内に入り込んでしまい、光軸に対して非対称な光線ケラレが生じている。

次に中心像高の焦点検出を行うにあたり、第２レンズ群１０３が図５で示したような偏心移動を行った際に生ずる光線ケラレの基線長への影響を図６及び図７を用いて説明する。なお、以下の説明においては、撮影光学系は円形の開口を有するものとして扱う。

図６は図５に対応して撮影光学系の射出瞳に対する焦点検出画素の瞳投影像の関係を示しており、撮像素子１０６が、図２に示すような構成を有するものとし、説明の便宜上、焦点検出用画素２０１と焦点検出用画素２０２とを並べて示している。図６（ａ）は第２レンズ群１０３が無偏心状態である場合、図６（ｂ）は第２レンズ群１０３が偏心移動を行っている時の状態を示している。

図６中、焦点検出用画素２０１、２０２において、６０１はマイクロレンズ、６０２は遮光部材、６０３は光電変換部を示している。図６（ａ）のＥＰ０は光線ケラレの無い状態での撮影光学系の射出瞳を示し、図６（ｂ）のＥＰ１は図５（ｂ）で示したように像ブレ補正時に第２レンズ群１０３の偏心移動を行って光線ケラレが発生した際の撮影光学系の射出瞳を示したものである。ＥＰａ０、ＥＰｂ０はＡ像用及びＢ像用の焦点検出用画素２０１、２０２の瞳投影像を示し、ＥＰａ１、ＥＰｂ１は第２レンズ群１０３の偏心移動を行った際に有効範囲が狭まった焦点検出用画素２０１、２０２の瞳投影像を示したものである。

また、図７は、焦点検出用画素が図３及び図４に示すような構成を有する場合の撮影光学系の射出瞳に対する画素の瞳投影像の関係を示している。図７に示すように、１つのマイクロレンズに覆われた１画素内に複数の光電変換部を有しており、Ａ像用の光電変換部とＢ像用の光電変換部は隣接配置されている。図７（ａ）は第２レンズ群１０３が無偏心状態である場合、図７（ｂ）は第２レンズ群１０３が偏心移動を行っている時の状態を示している。図７において、画素７００は１つのマイクロレンズ７０１を介して受光を行う複数の光電変換部７０２及び７０３を有しており、それぞれがＡ像及びＢ像を形成するための役割を有している。光電変換部７０２及び７０３はマイクロレンズ７０１の光軸外の有効範囲を通過した光線を受光する。そのため、それぞれが撮影光学系の射出瞳上の異なる領域部分の透過光線を受光することになり、位相差方式の焦点検出で必要となる瞳分離光線を得ることができる。

撮像素子１０６の構成が図４で示したものである場合、図７の光電変換部７０２と７０３が図４の光電変換部４０３と４０４と対応している際には図４の４０１と４０２の光電変換部は図７の７０２と７０３と重なった奥行き方向に存在している。

また、図７（ａ）のＥＰ０は光線ケラレの無い状態での撮影光学系の射出瞳を示し、図７（ｂ）のＥＰ２は図５（ｂ）で示したように像ブレ補正時に第２レンズ群１０３の偏心移動を行って光線ケラレが発生した際の撮影光学系の射出瞳を示したものである。ＥＰａ０、ＥＰｂ０はＡ像用及びＢ像用の光電変換部７０２、７０３の瞳投影像を示し、ＥＰａ２、ＥＰｂ２は第２レンズ群１０３の偏心移動を行った際に有効範囲が狭まった光電変換部７０２、７０３の瞳投影像を示したものである。図７（ｂ）から分かるように、第２レンズ群１０３の偏心移動により第２レンズ群１０３の光線有効範囲が非偏心時の撮影光学系の射出瞳の内側に入り込むため光線ケラレが発生する。

図８（ａ）、（ｂ）は、図６の（ａ）、（ｂ）ならびに図７の（ａ）、（ｂ）の状態における焦点検出用画素群からの出力である、異なる瞳領域毎に得られるＡ像、Ｂ像それぞれの波形の一例を示すものである。ここで図８（ａ）のＡＩ０、ＢＩ０は、図６（ａ）または図７（ａ）に対応した、第２レンズ群１０３による光線ケラレが発生していない状態における、Ａ像用及びＢ像用の画素群からの出力信号を補間合成したものである。また、Ｌ０はＡ像及びＢ像の波形の信号強度重心位置の隔たりを示したものである。同様に、図８（ｂ）のＡＩ０、ＢＩ１は、図６（ｂ）または図７（ｂ）に対応した、第２レンズ群１０３による光線ケラレが発生した状態における、Ａ像用及びＢ像用の画素群からの出力信号をそれぞれ補間合成したものである。

ここで、Ａ像用とＢ像用の画素の瞳が図６（ｂ）及び図７（ｂ）で示したように光線ケラレの生じた状態にある場合、出力波形ＡＩ０とＢＩ１は非対称な形状となる。そのため、信号強度重心位置が図８（ａ）に対して撮影光学系の光軸と直交するＸ方向に変化を生じて、信号強度重心位置の隔たり量Ｌ１はＬ０に対して短いものとなっている。よって上述したように図８（ｂ）の状態においては図８（ａ）の状態に対し、第２レンズ群１０３による光線ケラレの影響で基線長が短くなってくる変化が生じる。

図８（ｂ）中のＨは、第２レンズ群１０３の偏心量（移動座標位置）により決定される補正量を表す補正曲線を示しており、Ｂ像の波形ＢＩ１に補正値Ｋを掛け合わせることで光線ケラレが生じていない状態の波形であるＢＩ０を形成させるものである。

ここで補正曲線Ｈは、例えば補正を行う波形ＢＩ１の座標軸Ｘの変化に合わせて補正値Ｋを導きだすような多項式関数
Ｋ（Ｘ）＝１＋a・Ｘ＋ｂ・Ｘ^２＋ｃ・Ｘ^３＋・・・

と表し、第２レンズ群１０３の偏心量に応じて係数ａ、ｂ、ｃ、・・・を変化させれば良い。
なお、上述した例では、一次元方向であるＸ方向への補正のみについて説明したが、直交座標を用いて第２レンズ群１０３のＹ方向（図５においての奥行き方向）への補正を同時に行っても良い。

上述したような補正値（または係数ａ、ｂ、ｃ、・・・）は、例えば、ＣＰＵ１２１内のメモリ（不図示）や、カメラ内の不揮発性メモリ（不図示）に保持しておく。そして、補正レンズ駆動回路１２７に対する駆動量から第２レンズ群１０３の偏心量を求め、求めた偏心量に対応する補正値を読み出すことで、補正に用いることができる。

以上説明したように、第２レンズ群１０３の偏心量に応じて、撮像素子１０６の出力信号を補正することにより、焦点検出精度の向上を図ることができる。

また、図２〜４に示すような形状を有する焦点検出に用いられる画素では、被写体像に含まれる線分特性と焦点状態を検出可能な線分の方向との関係と、像ブレ補正時の第２レンズ群１０３の移動方向の関係とに応じて、光線ケラレの影響度が異なる。そのため、その影響度に応じて、前記補正値を変化させるようにしても良い。

また、上述した説明では、相関演算を行う一対の出力信号において補正が必要となる片方の信号に対して補正処理を行う場合について説明したが、必要があれば双方の出力信号にそれぞれ補正処理を行っても良い。

次に本実施の形態における焦点検出処理について、図９のフローチャートを参照して説明する。

撮影者がカメラの電源スイッチをオン操作すると、ＣＰＵ１２１はカメラ内の各アクチュエータや撮像素子の動作確認を行い、メモリ内容や実行プログラムの初期化を行うと共に、撮影準備動作を実行する。そして、撮影者がシャッターボタン等を操作することで、撮影光学系中の第２レンズ群１０３が偏心移動を伴う像ブレ補正処理を開始すると共に、焦点検出処理が開始される。

Ｓ１０１において、焦点検出用画素に入射した光線を自動焦点調整を行うための像信号に変換する電荷蓄積を開始する。Ｓ１０２ではＳ１０１で電荷蓄積が開始されたタイミングで像ブレ補正を行う第２レンズ群１０３の偏心量（ここでは光軸位置を座標原点とした時のＸ，Ｙ座標位置）を記憶する。Ｓ１０３ではＳ１０１にて開始された電荷蓄積が終了したかどうかを判断し、終了するとＳ１０４に進む。

Ｓ１０４で、電荷号蓄積が終了したタイミングでＳ１０２と同様に、第２レンズ群１０３の偏心量を記憶する。Ｓ１０５で、Ｓ１０２及びＳ１０４で記憶した第２レンズ群１０３の偏心量から、電荷（焦点検出用の像信号）が蓄積されていた時間内での平均的な補正レンズ群のＸ，Ｙ座標位置を算出する。そして、Ｓ１０６で、Ｓ１０５での算出結果に基づいて、上述した補正値が格納されているメモリ（不図示）から該当する補正値を選択する。

そして、Ｓ１０３で電荷蓄積が終了した焦点検出用画素から得られるＡＦ用の一対の像信号に対して、Ｓ１０７にて相関演算を行うための信号波形にするために補間処理を行い、更に、Ｓ１０６で選択された補正値により補正処理を行う。

次にＳ１０８で、補正された一対の像信号の相関演算を行って像ズレ量の算出を行い、得られた像ズレ量と、予め求められている基線長との関係からデフォーカス量への換算を行う。なお、ここでのデフォーカス量への換算は、例えば、特許文献１に記載されている方法の他、公知の方法を用いることができる。Ｓ１０９では、得られたデフォーカス量から合焦したとみなして良いかどうかの判断を行い、合焦したと判断した場合には焦点検出処理を終了する。

一方、Ｓ１０９にて合焦していないと判断した場合にには、Ｓ１１０においてＳ１０９で算出されたデフォーカス量をに基づいて、合焦状態にするためのフォーカス駆動量を求める。そして、フォーカス駆動回路１２６及びフォーカスアクチュエータ１１４を介して、第３レンズ群１０４を駆動てからＳ１０１に戻り、上記処理を繰り返す。

なお、上述した例では、撮影光学系中の補正レンズ群である第２レンズ群１０３を偏心移動させる場合を例にして、焦点状態検出に補正を行う説明を行ってきた。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、撮像素子１０６を偏心移動させてブレ補正を行う場合においても、同様にその偏心量に応じた補正値を予め記憶しておき、ぶれ補正時に偏心量に基づいて補正値を選択して、像信号の補正を行えばよい。

以上説明したように本実施の形態によれば、光学式手ブレ補正方式の像ブレ補正機構を有し、撮像素子から得られた信号を基にして焦点検出を行う撮像装置においても、高い焦点検出精度を得ることができる。

なお、本発明は、上述したような位相差方式の焦点検出用画素を有する撮像素子を用いた一眼レフカメラやコンパクトデジタルカメラの他に、ビデオカメラ等の撮像装置にも応用することができる。

Claims

光学系の射出瞳の異なる領域を通った光束をそれぞれ独立に受光して得られた像信号をそれぞれ出力可能な焦点検出用の画素を含む、２次元に配置された複数の画素を有する撮像素子と、
撮像装置に加わる振れ量を検出する振れ検出手段と、
前記振れ検出手段により検出された振れ量に対応する像ブレを補正するように、光軸に対して垂直な方向に移動する振れ補正手段と、
前記焦点検出用の画素から得られる前記射出瞳の異なる領域毎の像信号に対する、前記振れ補正手段の移動による前記光束のケラレの影響を補正する補正値を、前記振れ補正手段の光軸からの偏心量に応じて求める決定手段と、
前記決定手段により求められた補正値を用いて、前記射出瞳の異なる領域毎の像信号を補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された、前記射出瞳の異なる領域毎の像信号の位相差に基づいて、焦点調節を行う焦点調節手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
前記決定手段は、更に、前記焦点調節を行う被写体像に含まれる線分特性と前記焦点調節手段が焦点状態を検出可能な線分の方向との関係と、前記振れ補正手段の移動方向の関係とに応じて、前記補正値を求めることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記射出瞳の異なる領域は、異なる２つの領域であって、前記補正値は、前記２つの領域の少なくとも一方に対する像信号を補正する補正値であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
前記振れ補正手段の偏心量に対する前記補正値を記憶する記憶手段を更に有し、
前記決定手段は、前記振れ補正手段の偏心量に対応する補正値を前記記憶手段から読み出すことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記振れ補正手段の偏心量に対する前記補正値を求めるための式に用いる係数を記憶する記憶手段を更に有し、
前記決定手段は、前記振れ補正手段の偏心量に対応する係数を前記記憶手段から読み出し、前記式を用いて前記補正値を算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
撮像装置の制御方法であって、
光学系の射出瞳の異なる領域を通った光束をそれぞれ独立に受光して得られた像信号をそれぞれ出力可能な焦点検出用の画素を含む、２次元に配置された複数の画素を有する撮像素子から、前記射出瞳の異なる領域毎の像信号を読み出す読み出し工程と、
振れ検出手段が、前記撮像装置に加わる振れ量を検出する振れ検出工程と、
前記振れ検出工程により検出された振れ量に対応する像ブレを補正するように、振れ補正手段を光軸に対して垂直な方向に移動する振れ補正工程と、
決定手段が、前記読み出し工程で読み出された前記射出瞳の異なる領域毎の像信号に対する、前記振れ補正手段の移動による前記光束のケラレの影響を補正する補正値を、前記振れ補正手段の光軸からの偏心量に応じて求める決定工程と、
補正手段が、前記決定工程で求められた補正値を用いて、前記射出瞳の異なる領域毎の像信号を補正する補正工程と、
焦点調節手段が、前記補正工程で補正された、前記射出瞳の異なる領域毎の像信号の位相差に基づいて、焦点調節を行う焦点調節工程と
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。