JP2014063100A - 撮像装置及びそれに用いられる撮像光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】第１には、撮像の際にアポダイゼーションフィルタによるボケ像の改善と、撮影光量の低下を抑制する。第２には、更に焦点位置検出の際に位相差ＡＦの光束に関して透過率の対称性に関する改善を図る。
【解決手段】撮像光学系の射出瞳の分割された複数領域の夫々を通過する光束を受光する複数の光電変換部を１単位として複数備え、かつ各光電変換部に対応して設けられる光学素子を備える撮像素子と、射出瞳の分割された複数領域の一部に設けられるアポダイゼーションフィルタと、射出瞳の分割された複数領域のうち、アポダイゼーションフィルタが設けられていない複数領域もしくはアポダイゼーションフィルタが設けられた複数領域の夫々を通過する光束を受光する複数の光電変換部の出力を比較して焦点位置検出を行う焦点位置検出系と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置及びそれに用いられる撮像光学系に関し、デジタルスチルカメラ等に好適なボケ改善機能に適したアポダイゼーションフィルタを瞳領域の一部に配置しつつ、高精度なＡＦ機能を有するものである。

近年、固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置において、撮像光学系に残存する球面収差の影響により、ピントがあっていないボケ領域でボケ像の輪部に光線が集中し、いわゆる２線ボケが発生する場合があった。収差の無いレンズであればピント位置の前後の像は太いボケとなるが、球面収差が残っていると、点が後方にリング状のボケとなって出やすくなることに起因して、２線ボケが発生する。

この２線ボケを緩和するために、光軸中心から離れるに従って透過率が低下する様に構成されたアポダイゼーションフィルタと呼ばれる特殊フィルタを用いることが知られる。アポダイゼーションフィルタによって、焦点が外れたぼけ像の輪郭光縁を緩和し、なだらかなグラデーションのボケ具合で撮影できる。

このようなアポダイゼーションフィルタを内蔵した製品として、一眼レフカメラ用交換レンズが知られるが、位相差ＡＦでなく、マニュアルフォーカス専用であった。これを改良し、ボケ味を改善するアポダイゼーションフィルタが中央部全域（レンズの光軸位置を中心にした所定半径の領域）に光学濃度一定部を備え、該一定部を位相差ＡＦの光束が通過するようにした撮像装置が知られている（特許文献１）。

特開２００５−６２７３２号公報

しかしながら、ボケ像の改善機能を優先したい場合、特許文献１における上記中央部にも濃度分布を持たせたアポダイゼーションフィルタを瞳位置に配置することが必要となる。この場合、特許文献１では射出瞳の分割された複数領域の全領域にアポダイゼーションフィルタが存在するため、撮像の際に光量低下を招きかねない。

更には、位相差ＡＦの光束に関して透過率が非対称となると充分なＡＦ機能を得ることが困難となるため、透過率の対称性に関する考慮も必要とされていた。

本発明の目的は、第１には、撮像の際にアポダイゼーションフィルタによるボケ像の改善と、撮影光量の低下を抑制する撮像装置及びそれに用いられる撮像光学系を提供することにある。第２には、更に焦点位置検出の際に位相差ＡＦの光束に関して透過率の対称性が確実に図られる撮像装置及びそれに用いられる撮像光学系を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る撮像装置は、撮像光学系と、前記撮像光学系の射出瞳の分割された複数領域の夫々を通過する光束を受光する複数の光電変換部を１単位として複数備え、かつ前記１単位を構成する複数の光電変換部に対応して設けられる光学素子を備える撮像素子と、前記射出瞳の分割された複数領域の一部に設けられ、前記撮像光学系の光軸と垂直な面内で光軸からの径方向に周辺に向けて濃度の濃くなる濃度分布を備えるアポダイゼーションフィルタと、前記射出瞳の分割された複数領域のうち、前記アポダイゼーションフィルタが設けられていない複数領域もしくは前記アポダイゼーションフィルタが設けられた複数領域の夫々を通過する光束を受光する複数の光電変換部の出力を比較して焦点位置検出を行う焦点位置検出系と、を有することを特徴とする。

また本発明に係る撮像光学系は、撮像光学系の射出瞳の一部の領域である第１領域を通過した光を、第１のマイクロレンズを介して前記第１領域と共役な位置で受光する第１の光電変換手段と、前記第１領域とは異なる前記射出瞳の第２領域を通過した光を、第２のマイクロレンズを介して前記第２領域と共役な位置で受光する第２の光電変換手段とを有する撮像装置に対して着脱可能な撮像光学系であって、前記第１領域にアポダイゼーションフィルタを有することを特徴とする。

なお、上記撮像光学系を用いた撮像装置も本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、第１には、撮像の際にアポダイゼーションフィルタによるボケ像の改善と、撮影光量の低下を抑制する撮像装置を提供することができる。第２には、更に焦点位置検出の際に位相差ＡＦの光束に関して透過率の対称性が確実に図られる撮像装置及びそれに用いられる撮像光学系を提供することができる。

（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る撮像装置における撮像光学系の射出瞳と、撮像素子と、の配置関係を示す図、（ｂ）、（ｃ）は射出瞳の異なる領域（分割された複数領域）を夫々専ら通過する光束を夫々異なる光電変換部へ入射させる光学素子としてのマイクロレンズを示す図である。 1画素に対応する1単位として複数の光電変換部を備え、これを２次元的に配列した本発明の実施形態における撮像素子の受光部を被写体側から眺めた図である。 第１の実施形態におけるアポダイゼーションフィルタの配置図である。 第２の実施形態におけるアポダイゼーションフィルタの配置図である。 第３の実施形態におけるアポダイゼーションフィルタの配置図である。 （ａ）は第３の実施形態におけるアポダイゼーションフィルタの射出瞳内の配置とＡＦ検出光束の通過域を示す図、（ｂ）は従来のアポダイゼーションフィルタの射出瞳内の配置とＡＦ検出光束の通過域を示す図である。 第４の実施形態におけるアポダイゼーションフィルタの配置図である。

《第１の実施形態》
（撮像装置）
本発明の実施形態に係る撮像装置は、図１（ａ）に示すように撮像光学系と撮像素子、及び撮像光学系１の光軸と垂直な面内で光軸からの径方向に周辺に向けて濃度の濃くなる（透過率が低下する）濃度分布を備えるアポダイゼーションフィルタＡＰＦを有する。そして、本実施例において撮像光学系は、撮像装置に着脱可能なように構成されていてもよいし、撮像装置に一体的に設けられていてもよい。
アポダイゼーションフィルタＡＰＦは、ボケ味を改善した画像を取得するために用いられる。

（瞳分割手段としてのマイクロレンズＭＬを備える撮像素子）
図１（ｂ）（ｃ）は、本実施形態に係る撮像装置における撮像光学系の射出瞳と、該射出瞳の異なる領域（分割された複数領域）を通過する光束を夫々異なる光電変換部へ入射させる光学素子としてのマイクロレンズを備える撮像素子と、の配置関係を示す図である。

Ｔ１乃至Ｔ４は、夫々射出瞳の第１乃至第４領域であって、後に詳述するが本実施形態ではＴ２とＴ３（横方向）、もしくはＴ３とＴ4（縦方向）が、位相差方式の焦点位置検出に用いられる一対の瞳領域となる。

Ｇ１１１乃至Ｇ１１４は、夫々射出瞳のＴ１乃至Ｔ４を専ら通過する光を受光する、１単位を構成する光電変換部である。撮像素子は、上述した瞳分割手段としての光学素子であるマイクロレンズＭＬ、光電変換部の他に更にカラーフィルタを含めて構成される。マイクロレンズＭＬは、射出瞳と光電変換部Ｇ１１１乃至Ｇ１１４を光学的に共役にし、マイクロレンズにより、光電変換部Ｇ１１１乃至Ｇ１１４は射出瞳上に分割された第１乃至第４領域として逆投影される関係となっている。

撮像素子において、１単位を構成する光電変換部Ｇ１１１乃至Ｇ１１４は１画素内に設けられ、半導体基板上に半導体製造プロセスにより形成される。また、１単位に対応して共通に１個設けられるマイクロレンズと、１単位に対応して共通に設けられるカラーフィルタは、光電変換部Ｇ１１１乃至Ｇ１１４の上方に一体的に形成される。

図２は、本実施形態における光電変換部を被写体側から眺めた図であって、1画素に相当する1単位として4個の光電変換部Ｇ１１１乃至Ｇ１１４が2次元的に配列されている。図２で、Ｇ１１１、Ｇ１１２、Ｇ１１３、Ｇ１１４、Ｇ２２１、Ｇ２２２、Ｇ２２３、Ｇ２２４はグリーンチャンネルを取得する光電変換部である。また、Ｒ２１１、Ｒ２１２、Ｒ２１３、Ｒ２１４はレッドチャンネルを取得する光電変換部、Ｂ１２１、Ｂ１２２、Ｂ１２３、Ｂ１２４はブルーチャンネルを取得する光電変換部である。

（瞳分割された複数の画像の同時取得）
図１（ｂ）に示すように、光電変換部Ｇ１１２には射出瞳の第１領域Ｔ１を専ら通過した光束が入射する一方、光電変換部Ｇ１１４には射出瞳の第２領域Ｔ２を専ら通過した光束が入射する。また、図１（ｃ）に示すように、光電変換部Ｇ１１１には射出瞳の第４領域Ｔ４を専ら通過した光束が入射する一方、光電変換部Ｇ１１３には射出瞳の第３領域Ｔ３を専ら通過した光束が入射する。

即ち、瞳分割されて射出瞳の異なる領域を通過する複数の画像を同時に取得することができる。具体的には、右側の光電変換部（Ｇ１１２、Ｇ１１４、Ｒ２１２、Ｒ２１４など）からの信号を抽出して一方の画像を取得すると共に、左側の光電変換部（Ｇ１１１、Ｇ１１３、Ｒ２１１，Ｒ２１３など）からの信号を抽出して他方の画像を取得することができる。撮影時には、右側の光電変換部（Ｇ１１２、Ｇ１１４、Ｒ２１２、Ｒ２１４など）からの信号および左側の光電変換部（Ｇ１１１、Ｇ１１３、Ｒ２１１，Ｒ２１３など）からの信号を用いて撮像が行える。

（アポダイゼーションフィルタ）
１）配置される場所
アポダイゼーションフィルタＡＰＦは、光軸方向に関しては図１（ａ）に示すように、撮像光学系の絞りＳ近傍に配置され、光軸垂直方向に関しては図３に示すように、射出瞳の分割された４領域Ｔ１乃至Ｔ４の一部に（領域Ｔ１）に設けられる。領域Ｔ２乃至Ｔ４には、アポダイゼーションフィルタが設けられず、４領域Ｔ１乃至Ｔ４に全てアポダイゼーションフィルタが設けられる場合に比べ、撮像時における光量低下を抑制することができる。

撮像時には、アポダイゼーションフィルタが設けられた領域Ｔ１を通過した光電変換部Ｇ１１２などからの画像を取得する他、アポダイゼーションフィルタが設けられない素通しの領域Ｔ２乃至Ｔ４を通過した光電変換部からの画像を取得する。これらの複数の画像を同時に取得し、諧調変換や加算等を行って合成することで、全体としてはボケ味を改善（ふわりとしたやわらかいボケ味を有する画像を生成）しつつ、光量低下を抑制した撮像を行うことができる。

本実施形態では、射出瞳の分割された領域Ｔ１を専ら通過した光束を受光する光電変換部Ｇ１１２、Ｒ２１２、Ｇ２２２、Ｂ１２２でボケ味を改善した画像を取得する。また、射出瞳の領域Ｔ２を専ら通過した光束を受光する光電変換部Ｇ１１４、Ｒ２１４、Ｇ２２４、Ｂ１２４で、素通しの領域を通過した画像を同時に取得する。同様に、射出瞳の領域Ｔ３を専ら通過した光束を受光する光電変換部Ｇ１１３、Ｒ２１３、Ｇ２２３、Ｂ１２３で、素通しの領域を通過した画像を同時に取得する。更に、射出瞳の領域Ｔ４を専ら通過した光束を受光する光電変換部Ｇ１１１、Ｒ２１１、Ｇ２２１、Ｂ１２１で、素通しの領域を通過した画像を同時に取得する。

２）フィルタ特性
アポダイゼーションフィルタは、撮像光学系の光軸に垂直な面内で径方向において光軸の位置と端部位置の中間位置で透過光量がピークとなる濃度分布（光軸からの径方向で周辺に向けて濃度の濃くなる（透過率が低下する）濃度分布）を備える。即ち、図３に示す領域Ｔ１において、中心から周辺に行くに従い透過率が低下する濃度分布を備える。本実施形態においては、領域Ｔ１は略正規分布の濃度分布を有するアポダイゼーションフィルタとしているが、三角分布等周辺部で透過率が低下する分布であればボケ味を改善する効果を得ることができる。

（焦点位置検出）
本実施形態のように、射出瞳の分割された複数領域の夫々を専ら通過する光束を受光する複数の光電変換部を１単位として複数備える撮像素子では、各光電変換部で得られた信号の位相差を検出することで焦点位置検出を行うことが可能である。本実施形態では、射出瞳の分割された複数領域のうち、アポダイゼーションフィルタが設けられていない複数領域の夫々を通過する光束を受光する複数の光電変換部の出力を比較して、焦点位置検出系１００（焦点位置検出手段）で焦点位置検出を行うことができる。

本実施形態においては、領域Ｔ２乃至Ｔ４、即ちアポダイゼーションフィルタが設けられていない透過率が一定の領域を通過して夫々受光される光電変換部からの出力を比較することで、フィルタ特性に依らず高精度な焦点検出を行うことが可能である。

即ち、アポダイゼーションフィルタが設けられた複数領域を通過した場合の光電変換部からの出力を比較する場合には、アポダイゼーションフィルタが該複数領域で同一の透過率分布特性（濃度分布特性）を備えなければ高精度な焦点検出ができない。これに対し、アポダイゼーションフィルタが設けられていない複数領域を用いる本実施形態においては、フィルタ特性に依らず高精度な焦点検出を行うことが可能である。

本実施形態においては、具体的に、領域Ｔ２、Ｔ３を通過した光電変換部からの出力を比較して横方向の焦点位置検出、領域Ｔ３、Ｔ４を通過した光電変換部からの出力を比較して縦方向の焦点位置検出、を夫々行うことができる。

（画像の合成）
本実施形態における４枚の各画像のボケは非対称性を有しているが、画像合成する際に変形して対称なボケ画像にすることが可能である。本実施形態による画像合成は、式（１）によって行われる。

Ｔｏｄａｔａ＝（Ｔ１ｄａｔａ×ＭＣ１＋Ｔ２ｄａｔａ×ＭＣ２＋Ｔ３ｄａｔａ×ＭＣ３＋Ｔ４ｄａｔａ×ＭＣ４）／（ＭＣ１＋ＭＣ２＋ＭＣ３＋ＭＣ４） ・・・（１）
Ｔｏｄａｔａは画像合成後の画像データ、Ｔ１ｄａｔａは領域Ｔ１を通過した光束による画像データ、Ｔ２ｄａｔａは領域Ｔ２を通過した光束による画像データである。Ｔ３ｄａｔａは領域Ｔ３を通過した光束による画像データ、Ｔ４ｄａｔａは領域Ｔ４を通過した光束による画像データ、ＭＣ１、ＭＣ２、ＭＣ３、ＭＣ４は合成パラメータである。

《第２の実施形態》
第１の実施形態では、射出瞳の分割された４つの領域のうち、３つの領域にアポダイゼーションフィルタが設けられておらず、他の領域にアポダイゼーションフィルタが設けられる形態であった。これに対し、図４に示す本実施形態では、射出瞳の分割された４つの領域のうち、２つの領域にアポダイゼーションフィルタが設けられておらず、他の領域にアポダイゼーションフィルタが設けられる領域である。

本実施形態では、射出瞳の分割された４つの領域のうち、領域Ｔ１を通過する光束は、光電変換部Ｇ１１２、Ｒ２１２、Ｇ２２２、Ｂ１２２に入射する。また領域Ｔ２を通過する光束は、光電変換部Ｇ１１４、Ｒ２１４、Ｇ２２４、Ｂ１２４に入射する。同様に領域Ｔ３を通過する光束は、光電変換部Ｇ１１３、Ｒ２１３、Ｇ２２３、Ｂ１２３に入射する。更に、領域Ｔ４を通過する光束は、光電変換部Ｇ１１１、Ｒ２１１、Ｇ２２１、Ｂ１２１に入射する。

上記構成により、領域Ｔ１を通過して光電変換部Ｇ１１２、Ｒ２１２、Ｇ２２２、Ｂ１２２に入射する画像、領域Ｔ４を通過して光電変換部Ｇ１１１、Ｒ２１１、Ｇ２２１、Ｂ１２１に入射する画像を基に、ボケ味を改善した合成された画像を取得する。その他の２領域を通過した２枚の画像と合わせて４枚の画像を取得することが可能である。上記４枚の画像について諧調変換や加算等を行い合成することで、ボケ味を改善しつつ光量低下を抑制した画像を得ることが可能となる。

領域Ｔ２、Ｔ３を通過した画像においては透過率が一定の領域を通過しているので、横方向の高精度な焦点位置検出を行ことが可能である。

《第３の実施形態》
図５に示す本実施形態では、射出瞳の分割された４つの領域のうち、１つの領域Ｔ１が、アポダイゼーションフィルタが設けられていない領域であり、他の領域Ｔ２乃至Ｔ４が、アポダイゼーションフィルタが設けられる領域である。

領域Ｔ１を通過する光束は、光電変換部Ｇ１１２、Ｒ２１２、Ｇ２２２、Ｂ１２２に入射する。また、領域Ｔ２を通過する光束は、光電変換部Ｇ１１４、Ｒ２１４、Ｇ２２４、Ｂ１２４に入射する。同様に、Ｔ３を通過する光束は、光電変換部Ｇ１１３、Ｒ２１３、Ｇ２２３、Ｂ１２３に入射する。更に領域Ｔ４を通過する光束は、光電変換部Ｇ１１１、Ｒ２１１、Ｇ２２１、Ｂ１２１に入射する。

上記構成により、領域Ｔ１を通過して光電変換部Ｇ１１２、Ｒ２１２、Ｇ２２２、Ｂ１２２に入射する画像、領域Ｔ３を通過して光電変換部Ｇ１１３、Ｒ２１３、Ｇ２２３、Ｂ１２３に入射する画像を取得する。更に、領域Ｔ４を通過して光電変換部Ｇ１１１、Ｒ２１１、Ｇ２２１、Ｂ１２１に入射する画像を取得する。これらの画像で、アポダイゼーションフィルタによるボケ味を改善した画像を取得することができる。そして、その他の１領域Ｔ１を通過した１枚の画像と合わせて、４枚の画像を取得することが可能である。

上記４枚の画像について諧調変換や加算等を行い合成することで、ボケ味を改善した画像を得ることが可能となる。

領域Ｔ２乃至Ｔ４を通過した画像においては、アポダイゼーションフィルタを通過した画像で有るため、透過率が一定の領域を通過した画像と比較すると精度は低下するものの、同様の透過率分布を有している為、位相差ＡＦを行うことが可能となる。具体的には、領域Ｔ２、Ｔ３を通過した画像にて横方向、領域Ｔ３、Ｔ４を通過した画像にて縦方向の焦点位置検出を夫々行うことができる。

本実施形態においては、図６（ａ）に示すように領域Ｔ１にアポダイゼーションフィルタが設けられていないため、図６（ｂ）に示すように全領域Ｔ１乃至Ｔ４にアポダイゼーションフィルタが設けられている場合にくらべ、撮像時の光量低下を抑制できる。

《第４の実施形態》
図７に示す本実施形態では、第２の実施形態と同様に、射出瞳の分割された４つの領域のうち、２つの領域がアポダイゼーションフィルタが設けられていない領域であり、他の領域がアポダイゼーションフィルタが設けられる領域である。第２の実施形態と異なるのはフィルタ特性で、アポダイゼーションフィルタの濃度分布は、径方向において光軸の位置近傍で透過光量がピークとなる分布を備える
本実施形態において、領域Ｔ１を通過する光束は、光電変換部Ｇ１１２、Ｒ２１２、Ｇ２２２、Ｂ１２２に入射する。また、領域Ｔ２を通過する光束は、光電変換部Ｇ１１４、Ｒ２１４、Ｇ２２４、Ｂ１２４に入射する。同様に、領域Ｔ３を通過する光束は、光電変換部Ｇ１１３、Ｒ２１３、Ｇ２２３、Ｂ１２３に入射する。更に、領域Ｔ４を通過する光束は、光電変換部Ｇ１１１、Ｒ２１１、Ｇ２２１、Ｂ１２１に入射する。

上記構成により、領域Ｔ１を通過したＧ１１２、Ｒ２１２、Ｇ２２２、Ｂ１２２に入射する画像、領域Ｔ４を通過した光電変換部Ｇ１１１、Ｒ２１１、Ｇ２２１、Ｂ１２１に入射する画像を基に、ボケ味が改善した合成された画像を取得する。その他の２領域Ｔ２、Ｔ３を通過した２枚の画像と合わせて４枚の画像を取得することが可能である。上記４枚の画像について、諧調変換や加算等を行い合成することで、後述するようなボケ味を改善した画像を得ることが可能となる。

領域Ｔ２、Ｔ３を通過した画像においては透過率が一定の領域を通過しているので、横方向の高精度な焦点検出を行うことが可能である。

（アポダイゼーションフィルタの濃度分布）
本実施形態においては、アポダイゼーションフィルタの濃度分布を各領域に隣接する領域側の透過率が高い非対称な透過率分布特性（径方向において光軸の位置近傍で透過光量がピークとなる濃度分布を備える）をもつフィルタとしている。即ち、領域Ｔ１を通過して光電変換部Ｇ１１２、Ｒ２１２、Ｇ２２２、Ｂ１２２に入射する画像、領域Ｔ４を通過して光電変換部Ｇ１１１、Ｒ２１１、Ｇ２２１、Ｂ１２１に入射する画像に関して、領域Ｔ１、Ｔ４を通過する時に隣接部でオーバーラップする。

言い換えれば、光電変換部Ｇ１１２、Ｇ１１１に入射する光束は瞳面上中央部で重複する領域を有している。同様に、光電変換部Ｒ２１２、Ｒ２１１に入射する光束、光電変換部Ｇ２２２、Ｇ２２１に入射する光束、Ｂ１２２、Ｂ１２１に入射する光束も瞳面上中央部で重複する領域を有している。

射出瞳の各分割領域の中心で透過光量がピークとなる透過率分布（濃度分布）を持つ構成では合成した画像の光量分布が非対称をなるため、本実施形態では隣接する領域側の透過率が高い非対称な透過率分布（濃度分布）特性としている。これにより、合成した画像の光量分布の非対称性が緩和される。

《第５の実施形態》
本実施形態は撮像光学系の瞳のケラレを考慮した光電変換部の出力補正処理を行うもので、撮像装置の基本的構成は第１の実施形態と同様である。

一般に、撮像光学系においては軸外の光束についてケラレが生じ、周辺光量が低下する。更に、瞳上においても光束が非対称な形のケラレが生じることが多い。即ち、射出瞳の分割された複数領域の各領域を通過して対応する各光電変換部へ入射するときの各光電変換部の出力は、各光電変換部の撮像素子上の位置によって変化する。そこで、撮像光学系のケラレを考慮した上で、光電変換部の出力を一定化するようにして画像合成を行うことが望ましい。

本実施形態では、ケラレ効果の補正は以下の式（１）、〜（４）によって行う。
data１(x,y)= MIN[data1(x,y)/S1(x,y),q]・・・（１）
data2(x,y)=MIN[data2(x,y)/S2(x,y),q]・・・（２）
data3(x,y)= MIN[data3(x,y)/S3(x,y),q]・・・（３）
data4(x,y)=MIN[data4(x,y)/S4(x,y),q]・・・（４）
ただし、x,yは撮像面上の座標であり、data1(x,y)は像位置特性を加味したフィルタの領域Ｔ１を通過した光束による画像データ、data2(x,y)は像位置特性を加味したフィルタの領域Ｔ２を通過した光束による画像データである。data3(x,y)は像位置特性を加味したフィルタの領域Ｔ３を通過した光束による画像データである。data4(x,y)は像位置特性を加味したフィルタの領域Ｔ４を通過した光束による画像データである
また、MIN[a,b]はa,bのうち値が小さい方をとる演算を表しており、qはその画像における輝度の最大値を表している。例えば、8bitで表現される画像であればq=255となる。また、軸上の光電変換部に入射する光量を１としたときの、軸外の光電変換部に入射する光量を補正係数S1(x,y)、S2(x,y) S3(x,y)、S4(x,y)とする。前記補正係数については撮像装置内に記憶しておけば良い。

また、一般に、前記補正係数はズーミングやフォーカシングによっても変化するため、これらの情報を記憶しておきズームやフォーカス位置に応じて適切な補正係数を用いることがより望ましい。

本実施形態では、このように式（１）（２）（３）、（４）による補正を行った後、合成画像を生成している。

なお、第１の実施形態の構成に限らず、第２乃至第４の実施形態の構成に対しても、本実施形態におけるケラレを考慮した画像合成を行うことが望ましい。

（変形例）
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。

（変形例１）
上述した実施形態ではフィルタを内蔵している構成としたが、ユーザーが交換可能となるように光路への挿入離脱を行う挿脱機構を設けたり、これを手動で行う場合の他、自動で行っても良い。また、光路内でのフィルタ切り換えを手動もしくは自動で行うものであっても良い。

（変形例２）
上述した実施形態では、マイクロレンズＭＬにより、射出瞳の分割された複数領域の夫々を専ら通過する光束を1単位を構成する複数の光電変換部に夫々導いたが、更に１単位を構成する複数の光電変換部の各境界部に遮光部を設けても良い。つまり、遮光部と遮光部との間に形成される開口部が、マイクロレンズＭＬと同様の作用を持ち、射出瞳のある領域と、その領域に対応する１つの光電変換部とを共役にする。

（その他の実施形態）
以上、撮像装置に関して本発明の実施形態および変形例を説明したが、撮像装置に用いられる撮像光学系に関しても本発明は適用できる。ここで、撮像装置として、以下に述べる第１の光電変換手段と、第２の光電変換手段と、を有することを前提とする。

即ち、第１の光電変換手段は、撮像光学系の射出瞳の一部の領域である第１領域を通過した光を、第１のマイクロレンズを介して第１領域と共役な位置で受光する光電変換手段である。又は、第１の光電変換手段は、１単位を構成する第１の光電変換部の夫々の境界部に設けられる各遮光部によって各遮光部の間に形成される第１の開口部を介して受光する光電変換手段である。

同様に、第２の光電変換手段は、撮像光学系の射出瞳の一部の領域である第２領域を通過した光を、第２のマイクロレンズを介して第２領域と共役な位置で受光する光電変換手段である。又は、第２の光電変換手段は、１単位を構成する第２の光電変換部の夫々の境界部に設けられる各遮光部によって各遮光部の間に形成される第２の開口部を介して受光する光電変換手段である。

このような撮像光学系において、上記第１領域にアポダイゼーションフィルタを有するようにする。

更には、上記第１の光電変換手段、第２の光電変換手段を備える前提で、第２の実施形態に係る撮像装置に関連して、以下のような撮像装置とすることもできる。ここで、第３の光電変換手段として、撮像光学系の射出瞳における第１領域および第２領域と異なる第３領域を通過した光を、マイクロレンズを介して第３領域と共役な位置で受光する。又は、１単位を構成する各光電変換部の各境界部に設けられる各遮光部によって前記各遮光部の間に形成される第３の開口部を介して受光する。

そして、撮像光学系の焦点位置を、第２の光電変換手段及び第３の光電変換手段により変換された信号の位相差を用いて検出する焦点位置検出手段を備えるようにする。ここで、第１領域に配置されるアポダイゼーションフィルタは、第２領域および第３領域には配置されないものとする。

１・・撮像光学系、１００・・焦点位置検出系、ＡＰＦ・・アポダイゼーションフィルタ、Ｇ１１１、Ｇ１１２、Ｇ１１３、Ｇ１１４・・光電変換部、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４・・領域（射出瞳）、ＭＬ・・マイクロレンズ（光学素子）

Claims (17)

1. 撮像光学系と、
   前記撮像光学系の射出瞳の分割された複数領域の夫々を通過する光束を受光する複数の光電変換部を１単位として複数備え、かつ前記１単位を構成する複数の光電変換部に対応して設けられる光学素子を備える撮像素子と、
   前記射出瞳の分割された複数領域の一部に設けられ、前記撮像光学系の光軸と垂直な面内で光軸からの径方向に周辺に向けて濃度の濃くなる濃度分布を備えるアポダイゼーションフィルタと、
   前記射出瞳の分割された複数領域のうち、前記アポダイゼーションフィルタが設けられていない複数領域、もしくは前記アポダイゼーションフィルタが設けられた複数領域、の夫々を通過する光束を受光する複数の光電変換部の出力を比較して焦点位置検出を行う焦点位置検出系と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記射出瞳は少なくとも３つの領域に分割され、分割された複数領域のうち、少なくとも１つの領域に前記アポダイゼーションフィルタが設けられ、かつ分割された複数領域のうち、少なくとも２つの領域が前記焦点位置検出のために同一の透過率分布特性を持つ領域を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記１単位を構成する複数の光電変換部は、１画素内に設けられ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。
4. 前記１単位を構成する複数の光電変換部の間に遮光部を設けた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。
5. 前記光学素子は、前記射出瞳と前記光電変換部を光学的に共役とす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。
6. 前記光学素子は、前記１単位に対応して１個設けられることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記光軸と垂直な面内で、前記１単位の夫々の位置に応じて異なる光量を受光する各光電変換部の出力を一定化する補正手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか1項に記載の撮像装置。
8. 前記射出瞳は４つの領域に分割されることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
9. 前記４つの領域のうち、３つの領域が前記アポダイゼーションフィルタが設けられていない領域であり、他の領域がアポダイゼーションフィルタが設けられる領域であることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記４つの領域のうち、２つの領域が前記アポダイゼーションフィルタが設けられていない領域であり、他の領域がアポダイゼーションフィルタが設けられる領域であることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
11. 前記４つの領域のうち、１つの領域が前記アポダイゼーションフィルタが設けられていない領域であり、他の領域がアポダイゼーションフィルタが設けられる領域であることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
12. 前記アポダイゼーションフィルタの濃度分布は、前記径方向において前記光軸の位置と端部位置の中間位置で透過光量がピークとなる分布を備えることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか1項に記載の撮像装置。
13. 前記アポダイゼーションフィルタの濃度分布は、前記径方向において前記光軸の位置近傍で透過光量がピークとなる分布を備えることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか1項に記載の撮像装置。
14. 撮像光学系の射出瞳の一部の領域である第１領域を通過した光を、第１のマイクロレンズを介して前記第１領域と共役な位置で受光する第１の光電変換手段と、
    前記第１領域とは異なる前記射出瞳の第２領域を通過した光を、第２のマイクロレンズを介して前記第２領域と共役な位置で受光する第２の光電変換手段とを有する撮像装置に対して着脱可能な撮像光学系であって、
    前記第１領域にアポダイゼーションフィルタを有することを特徴とする撮像光学系。
15. 前記アポダイゼーションフィルタは、前記第２領域には配置されないことを特徴とする請求項１４に記載の撮像光学系。
16. 請求項１４または１５に記載の撮像光学系と、前記第１の光電変換手段と、前記第２の光電変換手段を有することを特徴とする撮像装置。
17. 前記撮像光学系の射出瞳における前記第１領域および前記第２領域と異なる第３領域を通過した光を、前記マイクロレンズを介して前記第３領域と共役な位置で受光する第３の光電変換手段と、
    前記撮像光学系の焦点位置を、前記第２の光電変換手段及び前記第３の光電変換手段により変換された信号の位相差を用いて検出する焦点位置検出手段を有し、
    前記アポダイゼーションフィルタは、前記第２領域および前記第３領域には配置されないことを特徴とする請求項１６に記載の撮像装置。