JP2016057474A - 撮像装置および焦点調節方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シェーディング補正を適正に行って良好な焦点検出を行うこと
【解決手段】焦点検出用信号を出力可能な画素２１０を複数有する撮像素子１０７と、焦点検出用信号に含まれる２つの像信号の位相差を検出する位相差検出方式の焦点検出演算を行う焦点検出部１２３と、射出瞳距離とセンサ瞳距離との差の絶対値が第１閾値よりも大きい場合は、前記画素で取得される前記２つの像信号の光量差が小さくなるように前記焦点検出手段に使用される前記２つの像信号の少なくとも一方を補正し、前記差の絶対値が第１閾値以下である場合は、前記焦点検出手段に使用される前記２つの像信号を補正しない補正手段１２１ｂと、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置および焦点調節方法に関する。

特許文献１は、マイクロレンズと光電変換部の相対位置をずらした画素を二次元的に配置し、撮像素子が焦点検出素子の機能を兼ねた固体撮像装置を提案している。画像撮影の際には、マイクロレンズと光電変換部の位置ずれ方向が異なる画素を加算し、焦点検出の際には、マイクロレンズと光電変換部の位置ずれ方向が異なる画素列で生成される一対の像信号を用いて相関演算を行う。

焦点検出用画素群に向かう光束の一部が撮影光学系によってケラレると一対の像信号の少なくとも一方に、光量の低下による信号レベルの低下や、像信号の歪みや、像信号の強度むら（以下、「シェーディング」という）が発生する。この結果、一対の像信号の一致度が低下し、良好な焦点検出をできなくする。

そこで、特許文献２は、メモリに予め格納されたケラレ補正用の像信号補正値を口径比、射出瞳位置およびデフォーカス量によって変更した上で像信号の補正に適用し、補正後の像信号を用いて焦点検出を行う撮像装置を提案している。

特許文献３は、測距瞳距離について開示している。

特開平０４−２６７２１１号公報 特開平０５−１２７０７４号公報 特開２０１２−２３０１７２号公報

しかしながら、撮影光学系の光学条件（射出瞳距離や絞り値）によっては、シェーディングが小さく、シェーディング補正が過補正や逆補正となり、焦点検出精度を低下させるおそれがある。なお、「過補正」とは、本来補正する必要がないものを補正したり、必要以上に補正したりすることによって誤差が減少しないことをいう。「逆補正」とは、本来補正すべき方向と逆方向に補正をかけてしまい、誤差を増大させてしまうことをいう。

本発明は、シェーディング補正を適正に行って良好な焦点検出を行うことが可能な撮像装置および焦点調節方法を提供することを目的とする。

本発明は、焦点検出用信号を出力可能な画素を複数有し、撮影光学系が形成した被写体像を光電変換する撮像素子と、前記焦点検出用信号に含まれる２つの像信号の位相差を検出する位相差検出方式の焦点検出演算を行う焦点検出手段と、前記撮影光学系の光軸方向における前記撮像素子の撮像面から前記撮影光学系の射出瞳までの距離と、前記撮影光学系の光軸方向における前記撮像素子の前記撮像面から前記画素の入射瞳までの距離との差の絶対値が第１閾値よりも大きい場合は、前記画素で取得される前記２つの像信号の光量差が小さくなるように前記焦点検出手段に使用される前記２つの像信号の少なくとも一方を補正し、前記差の絶対値が第１閾値以下である場合は、前記焦点検出手段に使用される前記２つの像信号を補正しない補正手段と、を有することを特徴とする。

本発明は、シェーディング補正を適正に行って良好な焦点検出を行うことが可能な撮像装置および補正方法を提供することができる。

本実施形態の撮像装置の構成図である。 図１に示す撮像素子の画素構造、瞳分割およびセンサ瞳距離を示す概略図である。 シェーディングの発生原理を説明する図である。 位相差検出方式、ピークボトムの算出法、シェーディングの影響の有無と２像の波形を示す図である。 図１に示すＣＰＵが実行するフローチャートである。

図１は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなどの本実施形態の撮像装置の構成図である。撮像装置は、カメラ本体（撮像装置本体）と、カメラ本体に着脱可能な交換レンズ（レンズ装置）から構成されている。但し、本発明はレンズ一体型のカメラにも適用可能である。

交換レンズは被写体像を形成する撮影光学系を有する。撮影光学系は、第１レンズ群１０１、絞り兼用シャッタ１０２、第２レンズ群１０３、第３レンズ群１０５を有するが、この構成に限定されるものではない。

第１レンズ群１０１は撮影光学系の先端に配置され、光軸方向に移動可能に構成されているズームレンズである。絞り兼用シャッタ１０２は、その開口径を調節することで撮像素子１０７に入射する光量を調整すると共に、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。第２レンズ群１０３は絞り兼用シャッタ１０２と一体となって光軸方向に移動可能に構成され、第１レンズ群１０１の移動と連動して、変倍作用（ズーム機能）をなす。第３レンズ群１０５は、光軸方向に移動して焦点調節を行なうフォーカスレンズである。

交換レンズは、レンズＲＯＭ１１０、ズームアクチュエータ１１１、絞りシャッタアクチュエータ１１２、ズーム位置検出手段１１３、フォーカスアクチュエータ１１４、フォーカス駆動回路１２６、絞りシャッタ駆動回路１２８、ズーム駆動回路１２９を有する。

レンズＲＯＭ１１０には、交換式レンズ毎に焦点検出等で必要なレンズ情報が記憶されている。交換レンズは、不図示のレンズ制御手段を更に有する。レンズ制御手段は、カメラ制御手段としてのＣＰＵ１２１と通信し、レンズＲＯＭ１１０の情報を送信する。レンズＲＯＭ１１０は、ズーム位置と射出瞳距離の関係を示すテーブルを記憶している。

ズームアクチュエータ１１１は、第１レンズ群１０１を光軸方向に移動して焦点距離を変更する。絞りシャッタアクチュエータ１１２は、絞り兼用シャッタ１０２の開口径を変更して光量を調整すると共に、静止画撮影時の露光時間制御を行なう。

ズーム位置検出手段１１３は、第１レンズ群１０１と第２レンズ群１０３の光軸上の位置（ズーム位置）を検出する。レンズ制御手段は、ＣＰＵ１２１にズーム位置検出手段１１３の検出結果とレンズＲＯＭ１１０が記憶している情報に基づいて現在の射出瞳距離を送信することができる。

フォーカスアクチュエータ１１４は、第３レンズ群１０５を光軸方向に移動させて焦点調節を行なう。フォーカス駆動回路１２６は、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ１１４を駆動制御する。絞りシャッタ駆動回路１２８は、絞りシャッタアクチュエータ１１２を駆動制御する。ズーム駆動回路１２９は、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。

カメラ本体は、光学的ローパスフィルタ１０６、撮像素子１０７、ＣＰＵ１２１、焦点検出部（焦点検出手段）１２３、撮像素子駆動回路１２４、画像処理回路１２５を有する。

光学的ローパスフィルタ１０６は、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。撮像素子１０７は、撮影光学系が形成した被写体像を光電変換するＣ−ＭＯＳセンサとその周辺回路で構成される。撮像素子１０７は、横方向ｍ画素、縦方向ｎ画素の受光ピクセル上に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ーが用いられる。撮像素子１０７は、位相差検出方式の焦点検出演算を行うための焦点検出用信号を出力可能な画素を複数有する。

図２（ａ）は、撮像素子１０７を４行×４列の画素範囲で示す図である。図２（ａ）に示す２行×２列の画素群２１０は、対角２画素にＧの分光感度を有する画素２１０Ｇを配置し、他の２画素にＲの分光感度を有する画素２１０Ｒと２１０Ｂの分光感度を有する画素２１０Ｂを配置したベイヤー配列が採用されている。画素２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂは、それぞれ、瞳分割用の２つの副画素２０１ａ、２０１ｂから構成されている。そのため、どの画素も撮像用画素としても焦点検出用画素としても機能することができる。

図２（ｂ）の上側は１つの画素による瞳分割の様子を示す概略図であり、２１１は、画素２１０の副画素２０１ａ、２０１ｂの入射瞳の光強度分布を表している。２１２ａ、２１２ｂは分割された瞳（副画素２０１ａの入射瞳と２０１ｂの入射瞳）である。

図２（ｂ）の下側は、各画素の構造を示す概略断面図である。なお、瞳分割可能で焦点検出画素として使用できる画素の割合に関しては、撮像面上の一部だけ配置されてもよい。下側において、１つの画素の中には、ｐ型層２００に包含されるようにｎ型層としての副画素２０１ａ、２０１ｂが形成されている。２つの副画素２０１ａ、２０１ｂは、それぞれ、+ｘ、−ｘ方向に偏心している。そのため、１つのマイクロレンズ２０２を用いて瞳分割を行うことができる。

副画素２０１ａを図２（ａ）に示すようにｘ方向に規則的に配列し、複数の副画素２０１ａで取得した第１の像信号を像信号Ａ（撮影光学系の異なる射出瞳領域を通過した対の光束から得られる像信号の一方）とする。また、副画素２０１ｂも図２（ａ）に示すようにｘ方向に規則的に配列し、複数の副画素２０１ｂで取得した第２の像信号を像信号Ｂ（撮影光学系の異なる射出瞳領域を通過した対の光束から得られる像信号の他方）とする。これにより、焦点検出部１２３は、像信号Ａと像信号Ｂの像ずれ量から相関演算を用いて撮影光学系のデフォーカス量を算出し、これに基づいて、撮影光学系の焦点調節することができる。なお、ここではｘ方向に輝度分布を有する被写体に対応した構成について説明したが、同様の構成をｙ方向にも展開することでｙ方向に輝度分布を有する被写体にも対応することができる。

本実施例では、瞳分割をするために１画素中に偏芯させた副画素が２つ一方向に分割されているが、ｘ、ｙ方向の二方向に分割して副画素（光電偏換部）が形成されてもよい。また、本実施例では、瞳分割をするために、１マイクロレンズ当たり複数の副画素が配置されているが、瞳分割方法に関しては１マイクロレンズあたり偏芯させた画素を１つ配置し、偏芯の異なる画素を用いて瞳分割し、焦点検出を行ってもよい。

ＣＰＵ１２１は、カメラ本体の各部を制御するカメラ制御手段であり、マイクロコンピュータから構成される。ＣＰＵ１２１は、演算部、判定手段１２１ａ、補正手段１２１ｂ、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶手段１２１ｃ、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。

判定手段１２１ａは、撮像素子１０７から得られる焦点検出用信号に含まれる２つの像信号の少なくとも一方を補正すべきかどうかを判定する。判定基準については後述する。補正手段１２１ｂは、２つの像信号の少なくとも一方を補正する。記憶手段（メモリ）１２１ｃは、判定手段１２１ａが使用する閾値（第１閾値や第２閾値）、後述するセンサ瞳距離、補正手段１２１ｂによって補正される像信号、ＣＰＵ１２１が実行するプログラムなどの情報を記憶する。記憶手段１２１ｃに記憶されたプログラムに基づいて、各種回路を駆動し、焦点検出、撮影、画像処理と記録等の一連の動作を実行する。

焦点検出部（焦点検出手段）１２３は、撮像素子１０７の焦点検出用画素から出力される焦点検出用信号に含まれる設定された焦点検出点における撮影光学系の焦点状態（デフォーカス量）をいわゆる撮像面位相差検出方式によって検出する。焦点検出部１２３は、ＣＰＵ１２１の一部であってもよい。焦点検出部１２３の検出したデフォーカス量に基づいてＣＰＵ１２１はレンズ制御手段にフォーカスレンズ１０５の駆動量と駆動方向を含む駆動命令を送信し、レンズ制御手段は駆動命令に応じてフォーカス駆動回路１２６を制御する。

撮像面位相差検出方式は、撮像素子１０７の撮像面に設けられた焦点検出用画素を用いて位相差検出方式の焦点検出を行う方式をいう。位相差検出方式とは、一対の被写体像の像信号の位相差を検出することによって焦点検出をする方式をいう。

撮像面位相差検出方式には、図２に示すＤＡＦ方式と不図示のＳＡＦ方式とがあるが、どちらの方式も本発明に適用可能である。ＤＡＦ方式は、瞳分割を行うマイクロレンズ２０２の下に複数の副画素（例えば、２つまたは４つの副画素）を設け、副画素の出力から一対の被写体像の像信号を形成する方式である。ＳＦＡ方式とは、マイクロレンズの下に遮光部と焦点検出用画素が配置されるが、遮光部の開口位置が異なる２種類の焦点検出用画素の出力を組み合わせて一対の被写体像の像信号を形成する方式である。例えば、左半分が開口した焦点検出用画素の出力と右半分が開口した焦点検出用画素の出力を組み合わせる。

撮像素子駆動回路１２４は、撮像素子１０７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。画像処理回路１２５は、撮像素子１０７が取得した画像信号にガンマ補正やホワイトバランスなどを行う。

上述した「射出瞳距離」は、撮像素子１０７の受光面（撮像面）から（開口絞りの像の位置にある）射出瞳までの光軸方向に沿った距離である。射出瞳距離は焦点距離に依存して変化する。レンズ制御手段は、ズーム位置検出手段１１３の検出結果と記憶手段１２１ｃに記憶された情報に基づいて、現在の射出瞳距離を取得して、ＣＰＵ１２１に送信することができる。

また、図２（ｃ）は、センサ瞳距離Ｌ（特許文献３では「測距瞳距離」と呼ばれている）を示す図である。マイクロレンズ２０２は、撮像画面の中央にある中央画素（像高がゼロの画素）２１０Ｃと撮像画面の周辺にある任意の周辺画素（像高がゼロではない画素）２１０Ｐは偏芯量が異なる。図２（ｃ）に示すように、光軸ＯＡは中央画素２１０Ｃの中心を通る。センサ瞳距離Ｌは、周辺画素２１０Ｐと光軸ＯＡとの交点Ｉと撮像面Ｕとの距離である。交点Ｉは、副画素２０１ａ、２０１ｂの入射瞳面にあり、図２（ｂ）に示す分割された瞳領域（瞳２１２ａ、２１２ｂ）はこの瞳面にある。図２（ｂ）に示す関係と図２（ｃ）に示す中央画素２１０Ｃと交点Ｉの関係は同じである（交点Ｉは図２（ｂ）に示す上側の原点に相当する）。

センサ瞳面距離Ｌは、撮影光学系の光学状態に依存せず、撮像素子１０７の仕様によって決定される固有値である。センサ瞳距離Ｌの値は、ＣＰＵ１２１の記憶手段１２１ｃに記憶されている。

図３は、シェーディングの発生原理を説明する図である。射出瞳距離がセンサ瞳距離よりも短い場合のシェーディングを説明する図である。３０１ａは像信号Ａの入射角受光特性、３０１ｂは像信号Ｂの入射角受光特性、３０２は射出瞳枠（射出瞳形状）、２１０は各像高の画素を表している。３０４ａは図３（ａ）の状態における像信号Ａのシェーディング、３０４ｂは図３（ａ）の状態における像信号Ｂのシェーディングを表している。

図３（ａ）では、像高が−ｘ１の画素２１０は射出瞳枠３０２を通して瞳座標上の＋ｘ２の場所の瞳を見るので、像信号Ａの感度よりも像信号Ｂの感度の方が良くなる。また、像高が＋ｘ１の画素２１０では射出瞳枠３０２を通して瞳座標上の−ｘ２の場所の瞳を見るので、像信号Ａの感度は像信号Ｂの感度よりも良くなる。このため、図３（ａ）の状態におけるシェーディングは図３（ｂ）のようになる。シェーディングは、射出瞳枠３０２の位置や大きさに応じて変化するため、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。

射出瞳距離が短く、絞り値が大きい（絞り枠が小さい）場合に、シェーディングの影響が出やすい。射出瞳距離が短いと、画素が配置されている像高毎で瞳を見る位置の変化が大きくなるため、シェーディングの影響が大きくなる。絞り値が大きいと、画素から見る瞳領域が狭くなるため、画素が配置されている像高毎で瞳を見る位置の変化が大きくなり、シェーディングの影響が大きくなる。逆に、センサ瞳距離と射出瞳距離の値が近かったり、絞り値が小さかったり（絞り枠が大きかったり）する場合は、シェーディングの影響が出にくくなる。

図３（ｃ）は、センサ瞳距離と射出瞳距離がほぼ一致する場合を説明する図である。図３（ｃ）の状態におけるシェーディングは図３（ｄ）のようになる。センサ瞳距離と射出瞳距離が一致する（あるいはほぼ等しい）と任意の像高で瞳の同じ場所を見ているため、シェーディングの影響が小さい。図３（ｃ）の状態で、絞り値が小さくなるとシェーディングの影響は更に小さくなる。シェーディングの影響が小さい場合は、補正を行わずとも十分な焦点検出精度を確保することができる。

図３（ｅ）は、射出瞳距離がセンサ瞳距離よりも遠い場合のシェーディングを説明する図である。図３（ｅ）の状態におけるシェーディングは図３（ｆ）のようになる。図３（ｅ）のような場合、像高が−ｘ１の画素２１０は射出瞳枠３０２を見ようとしているため瞳座標上の−ｘ２の場所の瞳を見ることになる。そのため、像信号Ａの感度の方が像信号Ｂの感度よりも良くなる。逆に、像高が＋ｘ１の画素２１０では射出瞳枠３０２を見ようとするため瞳座標上の＋ｘ２の場所の瞳を見ることになるため像信号Ａの感度よりも像信号Ｂの感度の方が良くなる。

シェーディングは焦点検出点にある焦点検出用画素の位置（像高）に応じて連続的に変化するため像高関数として表現することができる。また、シェーディングは絞り値と射出瞳距離に応じて変化するため、絞り値と射出瞳距離に応じて値が異なる。同様に、シェーディングの補正値も像高関数として表現することができ、絞り値と射出瞳距離に応じて値が異なる。そのため、レンズ交換式カメラ等でシェーディング補正を行う場合、全ての補正値を記憶させようとすると膨大な記憶容量が必要となる。入射角受光特性と射出瞳枠の関係からシェーディング補正をする度に毎回計算しても良いが演算量が膨大となってしまう。そこで、絞り値と射出瞳距離情報の組合せでシェーディングの補正値を算出し、その近似関数を求め、近似関数の係数のみを記憶手段１２１ｃに記憶してもよい。

数式１において、Ｓ０Ａ、Ｓ１Ａ、Ｓ２Ａ、Ｓ３Ａ、Ｓ４Ａ、Ｓ５ＡはＡ像用のシェーディングの補正値を算出するための近似関数の係数である。数式２において、Ｓ０Ｂ、Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ｂ、Ｓ３Ｂ、Ｓ４Ｂ、Ｓ５ＢはＢ像用のシェーディングの補正値を算出するための近似関数の係数である。本実施例の画素構造ではｙ方向は原点に対して略対称形になるためｙ方向は偶関数として表現している。例えば、列に絞り値（Ｆ値）、行に瞳射出距離を設けたテーブルの各セルに近似関数用の係数を設定し、そのテーブルを記憶手段に記憶する。

シェーディング補正を行う際には、像高の高い領域を高精度に補正することが課題となる。絞り値が小さい場合には複数の枠（レンズ枠や絞り枠等の総称）によってケラレが生じるため、正確にケラレを予想し、シェーディングの補正値を算出するのは難しい。逆に、絞り値が大きい場合は、絞り枠のみでケラレが生じるためケラレを予想するのは容易であるが、各像高の撮像素子が見ている瞳の位置が狭くなるため、高精度に補正するのは難しい。

射出瞳距離がセンサ瞳距離に近い場合や絞り値が小さい場合はシェーディングの影響が少ないためシェーディング補正を行わずとも焦点検出精度を十分に確保することができる。よって、シェーディング補正の要否判定のとして射出瞳距離や絞り値を用いることができる。

図３（ａ）、（ｃ）、（ｅ）に示すように、射出瞳距離のセンサ瞳距離からのずれ量とシェーディングの発生量の間には相関がある。よって、焦点検出精度を満足できるシェーディングの発生量を求めればシェーディング補正を行わなくとも焦点検出精度を確保できる射出瞳距離の範囲ができるため、射出瞳距離を用いてシェーディング補正の要否判定を行うことができる。また、単純に絞り値に閾値を設け、閾値よりも絞り値が小さい場合はシェーディング補正を行わず、絞り値が大きい場合は行うとすることで、シェーディング補正の要否判定を行うことができる。

次に、像信号のレベル差を用いてシェーディング補正の要否判定する手法を説明する。

図４（ａ）は、位相差検出方式を説明するグラフである。４０１ａは像信号Ａ、４０１ｂは像信号Ｂを表している。横軸はｘ座標、縦軸は光量を表しており、これは、図４（ｂ）〜（ｄ）も同様である。焦点検出では、２つの像信号を、片像はｘ軸正の方向、もう片像はｘ軸負の方向にシフトし、２つの像信号の一致度が最も高いときのシフト量が位相差となる。シフト量が分かれば、それをデフォーカス量に変換し、焦点検出を行う。

図４（ｂ）は、出力差補正要否判定手段の指標の一つである、像信号のレベル差ピークボトムの算出法について説明する図である。４０１は像信号Ａ、矩形領域（所定の領域）４１０は、ピークボトムを算出する領域、Ｖ_ｐは領域４１０内の出力の最大値（ピーク値または極大値）、Ｖ_Ｂが領域４１０内の出力の最小値（ボトム値または極小値）である。このピーク（Ｐｅａｋ）値とボトム（Ｂｏｔｔｏｍ）値の差分ＰＢを算出する。

ＰＢ=Ｖ_Ｐ−Ｖ_Ｂ (３)
ＣＰＵ１２１は、像信号Ａの像信号の差分ＰＢ_Ａと像信号Ｂの像信号の差分ＰＢ_Ｂの差ＰＢ_Ａ−ＰＢ_Ｂを算出する。

図４（ｃ）は、シェーディングの影響が無い場合の像信号ＡとＢの波形を示す図であり、２像の波形は対称となっている。図４（ｄ）は、シェーディングの影響がある場合の像信号ＡとＢの波形を示す図であり、２像の波形はＰＢ値が異なり、非対称となる。２像の一致度が低下すると焦点検出精度が低下してしまう。４２１ａは像信号Ａ、４２１ｂは像信号Ｂを表している。シェーディングの影響が大きくなると２像のＰＢ値が異なるため、ＰＢ値の差に基づいて補正要否判定を行うことができる。ＣＰＵ１２１の判定手段１２１ａは、ＰＢ値の差が大きい場合に補正が必要であると判定し、ＰＢ値の差が小さい場合は補正が不要であると判定する。

射出瞳距離に基づいて判断する場合、まず、判定手段１２１ａは、ズーム位置検出手段１１３の検出結果から得られる焦点距離から射出瞳距離Ｅの情報を取得する。また、ＣＰＵ１２１の記憶手段１２１ｃからセンサ瞳距離Ｌの情報と第１閾値の情報（許容範囲の情報）を取得する。次に、判定手段１２１ａは、Ｅ−Ｌが許容範囲にあるかどうか（２つの距離の差の絶対値が第１閾値以下であるかどうか）を判定し、判定結果を補正手段１２１ｂに送る。補正手段１２１ｂは、Ｅ−Ｌが許容範囲外である（前記差の絶対値が第１閾値以下である）場合は撮像素子１０７から取得した像信号の少なくとも一方を補正し、許容範囲内である（前記差の絶対値が第１閾値よりも大きい）場合は像信号を補正しない。補正は、副画素２０１ａと２０１ｂにおける２つの像信号の光量差が小さくなるように補正する。次いで、補正手段１２１ｂは、補正後または補正されなかった像信号を焦点検出部１２３に送る。焦点検出部１２３は、補正手段１２１ｂから送られてきた像信号ＡとＢに基づいて焦点検出を行う。このため、焦点検出部１２３は、高精度な焦点検出を行うことができる。

過補正と逆補正の防止効果について更に詳しく説明する。本実施形態では、図３（ｂ）に示す状況では、図３（ｆ）に示す形状のような逆向きとなる補正係数を掛けることによって図３（ｄ）に示すような状態にする。図３（ｆ）に示す状況では、図３（ｂ）に示す形状のような逆向きとなる補正係数を掛けることによって図３（ｄ）に示す状態にする。

一方、射出瞳距離とセンサ瞳距離がほぼ一致する状況では、従来は補正を行っていたので過補正や逆補正が生じるおそれがあった。即ち、図３（ｄ）に示す状態で補正をすると像信号Ａの出力と像信号Ｂの出力の差分が増大し、図３（ｂ）や（ｆ）に示す状態になりやすい（過補正）。また、センサ瞳距離Ｌとして実際に記憶手段１２１ｃに記憶されているが、この値には製造誤差がある。このため、例えば、射出瞳距離とセンサ瞳距離がほぼ一致する状況において、実際はセンサ瞳距離よりも遠い位置にある射出瞳をセンサ瞳距離よりも近い位置にあると誤認して補正を行うと逆方向に補正を掛けてしまって誤差が増大してしまう場合がある（逆補正）。本実施形態では、射出瞳距離とセンサ瞳距離がほぼ一致する状況では、シェーディング補正を行わないことによってこの問題を解決している。なお、シェーディング補正を行わないとは、シェーディングを減少するような補正を行わない趣旨であり、例えば、像信号ＡとＢに同一の定数を掛けるなどシェーディングの減少をもたらさない補正を禁止するものではない。なお、射出瞳距離とセンサ瞳距離がほぼ一致する状況ではないなお、図３（ａ）や図３（ｅ）に示す状況では、逆補正の可能性は殆どない。

上述したように、判定手段１２１ａは、絞り値が第２閾値よりも大きいか第２閾値以下であるかを更に判断してもよい。ＣＰＵ１２１は、絞り値の情報を、レンズ制御手段から取得することができる。補正手段１２１ｂは、絞り値が第２閾値よりも大きい場合は画素で取得される２つの像信号の光量差が小さくなるように焦点検出部１２３が使用する２つの像信号を補正する。一方、補正手段１２１ｂは、絞り値が第２閾値以下である場合は、焦点検出部１２３が使用する２つの像信号をシェーディング補正しない。

ＰＢ値の差に基づいて判断する場合、まず、判定手段１２１ａは、撮像素子１０７から取得した像信号を受信し、２つの像信号のＰＢ値の差を算出する。また、ＣＰＵ１２１の記憶手段１２１ｃから閾値の情報を取得する。次に、判定手段１２１ａは、ＰＢ値の差の絶対値と閾値を比較し、ＰＢ値の差の絶対値が閾値よりも大きい場合は撮像素子１０７から取得した像信号の少なくとも一方を補正し、閾値以下である場合は像信号を補正しない。補正は、画素で取得される２つの像信号の光量差が小さくなるように行われる。次いで、補正手段１２１ｂは、補正後または補正されなかった像信号を焦点検出部１２３に送る。焦点検出部１２３は、補正手段１２１ｂから送られてきた像信号ＡとＢに基づいて焦点検出を行う。このため、焦点検出部１２３は、高精度な焦点検出を行うことができる。

図５は、ＣＰＵ１２１が実行する焦点調節方法のフローチャートであり、「Ｓ」はステップ（工程）を表している。まず、Ｓ５０１において、撮像素子１０７から像信号を取得する。次に、Ｓ５０２において、判定手段１２１ａが補正の要否を判定する。Ｓ５０２において、判定手段１２１ａで上述したように補正が必要だと判定された場合、Ｓ５０３において、撮像素子１０７で取得した像信号を補正手段１２１ｂが補正する。Ｓ５０２において、上述したように補正が不要だと判定された場合、Ｓ５０３を飛ばしてＳ５０４へ移行する。Ｓ５０４において、Ｓ５０２またはＳ５０３から出力された像信号を用いて焦点検出部１２３が焦点検出を行う。Ｓ５０１からＳ５０４を１回以上行い、Ｓ５０５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。その後、焦点検出結果に基づいてフォーカスレンズの駆動命令が発行される。

本実施形態によれば、射出瞳距離、絞り値、ＰＢ値の差を用いてシェーディング補正の要否を適切に判定することによってシェーディング補正の過補正や逆補正を防止し、焦点検出精度の低下を防止することができる。

本発明は本実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。例えば、射出瞳距離、絞り値およびＰＢ値の差の全てを判断基準としてもよい。

本発明は、デジタルカメラなどの撮像装置に適用することができる。

１０７…撮像素子、１２１ｂ…補正手段、１２３…焦点検出部（焦点検出手段）、２０１ａ、２０１ｂ…副画素、２１０…画素

Claims (7)

1. 焦点検出用信号を出力可能な画素を複数有し、撮影光学系が形成した被写体像を光電変換する撮像素子と、
   前記焦点検出用信号に含まれる２つの像信号の位相差を検出する位相差検出方式の焦点検出演算を行う焦点検出手段と、
   前記撮影光学系の光軸方向における前記撮像素子の撮像面から前記撮影光学系の射出瞳までの距離と、前記撮影光学系の光軸方向における前記撮像素子の前記撮像面から前記画素の入射瞳までの距離との差の絶対値が第１閾値よりも大きい場合は、前記画素で取得される前記２つの像信号の光量差が小さくなるように前記焦点検出手段に使用される前記２つの像信号の少なくとも一方を補正し、前記差の絶対値が第１閾値以下である場合は、前記焦点検出手段に使用される前記２つの像信号を補正しない補正手段と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮影光学系は、前記撮像素子に入射する光量を調整する絞りを有し、
   前記補正手段は、前記絞りの絞り値が第２閾値よりも大きい場合は前記画素で取得される前記２つの像信号の光量差が小さくなるように前記焦点検出手段が使用する前記２つの像信号を補正し、前記絞り値が第２閾値以下である場合は、前記焦点検出手段が使用する前記２つの像信号を補正しないことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記補正手段は、前記２つの像信号のそれぞれの補正値を決定するための、前記画素の位置に応じた近似関数を使用することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記差および前記絞り値に応じた前記近似関数の係数を記憶する記憶手段を更に有することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 焦点検出用信号を出力可能な画素を複数有し、撮影光学系が形成した被写体像を光電変換する撮像素子と、
   前記焦点検出用信号に含まれる２つの像信号の位相差を検出する位相差検出方式の焦点検出演算を行う焦点検出手段と、
   前記２つの像信号のそれぞれの所定の領域における光量の最大値と最小値の差分の差が閾値よりも大きい場合には前記差が小さくなるように前記焦点検出手段に使用される前記２つの像信号の少なくとも一方を補正し、前記差が閾値以下である場合は、前記焦点検出手段に使用される前記２つの像信号を補正しない補正手段と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
6. 焦点検出用信号を出力可能な画素を複数有し、撮影光学系が形成した被写体像を光電変換する撮像素子と、前記焦点検出用信号に含まれる２つの像信号の位相差を検出する位相差検出方式の焦点検出演算を行う焦点検出手段と、を有する撮像装置に使用される焦点調節方法であって、
   前記撮影光学系の光軸方向における前記撮像素子の撮像面から前記撮影光学系の射出瞳までの距離と、前記撮影光学系の光軸方向における前記撮像素子の前記撮像面から前記画素の入射瞳までの距離との差の絶対値が閾値よりも大きい場合は、前記画素で取得される前記２つの像信号の光量差が小さくなるように前記焦点検出手段に使用される前記２つの像信号の少なくとも一方を補正するステップと、
   前記差の絶対値が閾値以下である場合は、前記焦点検出手段に使用される前記２つの像信号を補正しないステップと、
   を有することを特徴とする焦点調節方法。
7. 焦点検出用信号を出力可能な画素を複数有し、撮影光学系が形成した被写体像を光電変換する撮像素子と、前記焦点検出用信号に含まれる２つの像信号の位相差を検出する位相差検出方式の焦点検出演算を行う焦点検出手段と、を有する撮像装置に使用される焦点調節方法であって、
   前記２つの像信号のそれぞれの所定の領域における光量の最大値と最小値の差分の差が閾値よりも大きい場合には前記差が小さくなるように前記焦点検出手段に使用される前記２つの像信号を補正するステップと、
   前記差が閾値以下である場合は、前記焦点検出手段に使用される前記２つの像信号を補正しないステップと、
   を有することを特徴とする焦点調節方法。