JP6171106B2 - 撮像装置及び合焦制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置及び合焦制御方法に関する。

近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の固体撮像素子の高解像度化に伴い、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、スマートフォン等の携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ，携帯情報端末）等の撮像機能を有する情報機器の需要が急増している。なお、以上のような撮像機能を有する情報機器を撮像装置と称する。

これら撮像装置では、主要な被写体までの距離を検出してその被写体に焦点を合わせる合焦制御方法として位相差ＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ、自動合焦）方式を採用しているものがある。

位相差ＡＦ方式を採用する撮像装置において、撮像装置がレンズ交換式の場合に、撮像レンズ毎のデフォーカス量の補正用データをより少ない容量で済ませ、如何なる種類の撮像レンズに交換されても良好な位相差ＡＦ方式による合焦制御を実行できるようにした技術が、特許文献１に開示されている。

また、ピントの合っていない画像、いわゆるボケ像を良好にするための光学フィルタとしてアポダイゼイションフィルタ（以下、ＡＰＤフィルタという）が知られている。ＡＰＤフィルタを用いるとボケ像の輪郭をなだらかにすることができる。

特許文献２及び特許文献３には、ＡＰＤフィルタを撮像レンズの光軸上に挿脱可能にした撮像装置が記載されている。

国際公開ＷＯ２０１３／０４７１１１号公報 日本国特開平１０−２６８３８２号公報 日本国特開２０１１−２２１１２０号公報

特許文献１では、撮像レンズの情報と、位相差検出用画素のペアに対する入射光の入射角毎の受光感度である受光感度分布とに基づいて、デフォーカス量と位相差との比に関するパラメータを求め、このパラメータを用いてデフォーカス量を算出している。

しかしながら、撮像光学系がＡＰＤフィルタを含む場合、撮像素子の受光面に入射する光線は部分的にＡＰＤフィルタによって遮られる。このため、位相差検出用画素のペアにおける受光感度は、光線が遮られる分だけ低くなる。したがって、実態とは異なる受光感度分布に基づきパラメータを求めることとなり、算出されたデフォーカス量が実際の値とは異なる値となる可能性がある。

特許文献２及び特許文献３ではＡＰＤフィルタを備える撮像装置が開示されているが、ＡＦへの影響に関する開示はされていない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、撮像光学系がＡＰＤフィルタを含む場合でも、高精度に被写体に合焦させることができる撮像装置及び合焦制御方法を提供することを目的とする。

本発明の撮像装置は、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体を撮像し、上記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する第１の信号検出部と上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する第２の信号検出部のペアを含む撮像素子と、上記撮像光学系の光軸上に、光軸中心から光軸と垂直な方向に離れるに従って透過率が低下する光学フィルタが存在する状態において、上記撮像光学系を通って上記ペアに入射される光の入射角範囲と、上記光学フィルタの透過率分布と、上記ペアの各々の入射光に対する入射角毎の受光感度を示す受光感度分布とを取得し、取得した上記入射角範囲、上記透過率分布、及び上記受光感度分布に基づいて、上記ペアの各々により検出される検出信号の位相差とデフォーカス量との比に関するパラメータを算出し、算出した上記パラメータと上記位相差を用いてデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出部と、上記デフォーカス量算出部により算出されたデフォーカス量にしたがって上記フォーカスレンズを光軸方向に移動させる合焦制御を行う合焦制御部と、を備えるものである。

本発明の合焦制御方法は、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体を撮像し、上記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する第１の信号検出部と上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する第２の信号検出部のペアを含む撮像素子を備える撮像装置における合焦制御方法であって、上記撮像光学系の光軸上に、光軸中心から光軸と垂直な方向に離れるに従って透過率が低下する光学フィルタが存在する状態において、上記撮像光学系を通って上記ペアに入射される光の入射角範囲と、上記光学フィルタの透過率分布と、上記ペアの各々の入射光に対する入射角毎の受光感度を示す受光感度分布とを取得し、取得した上記入射角範囲、上記透過率分布、及び上記受光感度分布に基づいて、上記ペアの各々により検出される検出信号の位相差とデフォーカス量との比に関するパラメータを算出し、算出した上記パラメータと上記位相差を用いてデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出ステップと、上記デフォーカス量算出ステップで算出したデフォーカス量にしたがって上記フォーカスレンズを光軸方向に移動させる合焦制御を行う合焦制御部と、を備えるものである。

本発明によれば、撮像光学系がＡＰＤフィルタを含む場合でも、高精度に被写体に合焦させることができる撮像装置及び合焦制御方法を提供することができる。

本発明の一実施形態を説明するための撮像装置の一例としてのデジタルカメラの概略構成を示す図。 図１に示すデジタルカメラに搭載される撮像素子５の全体構成を示す平面模式図。 図２に示す１つのＡＦエリア５３の部分拡大図。 図３に示す位相差検出用画素５２のみを示した図。 位相差検出用画素５２Ａの断面構成を示す図。 撮像素子５に含まれる全ての画素を撮像用画素５１とし、各撮像用画素５１を２つに分割した構成を示す図。 位相差とデフォーカス量と入射角との関係を説明するための図。 位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂの受光感度分布を示す図。 ＡＰＤフィルタ３の透過率分布を示す図。 ＡＰＤフィルタ３が光軸上にある状態での位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂの受光感度分布を示す図。 図１に示すデジタルカメラの動作を説明するためのフローチャート。 デフォーカス量の算出方法の変形例を説明するための図。 撮像装置としてのスマートフォンの構成を示す図。 図１３に示すスマートフォンのブロック図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態を説明するための撮像装置の一例としてのデジタルカメラの概略構成を示す図である。

図１に示すデジタルカメラは、焦点調節のためのフォーカスレンズ及びズーム倍率変更のためのズームレンズを含む撮像レンズ１と、絞り２と、ＡＰＤフィルタ３と、レンズ制御部４と、レンズ駆動部８と、絞り駆動部９と、を有するレンズ装置４０を備える。本実施形態において、レンズ装置４０はデジタルカメラ本体に着脱可能なものとして説明するが、デジタルカメラ本体に固定されるものであってもよい。

レンズ装置４０は撮像光学系を構成し、フォーカスレンズを少なくとも含む。フォーカスレンズとは、光軸方向に移動することで、撮像光学系の焦点位置を調節するレンズを言う。複数枚のレンズからなる撮像レンズが全群繰り出しのレンズの場合は、全群全体がフォーカスレンズとなる。

ＡＰＤフィルタ３は、撮像光学系の光軸中心から光軸と垂直な方向に離れるに従って透過率が低下する光学フィルタである。デジタルカメラ本体には、レンズ装置４０として、図１に例示したようにＡＰＤフィルタ３が光軸上に固定配置された機種と、ＡＰＤフィルタ３を光軸上に挿入した状態とＡＰＤフィルタ３を光軸上から退避させた状態とを切り替え可能に構成された機種とのいずれも装着可能である。また、デジタルカメラ本体には、ＡＰＤフィルタ３を搭載しないレンズ装置４０も装着可能である。

レンズ装置４０のレンズ制御部４は、デジタルカメラ本体のシステム制御部１１と有線又は無線によって通信可能に構成される。レンズ制御部４は、システム制御部１１からの指令にしたがって、レンズ駆動部８を介して撮像レンズ１に含まれるフォーカスレンズを駆動したり、絞り駆動部９を介して絞り２を駆動したりする。

レンズ制御部４は、レンズ装置４０がＡＰＤフィルタ３を光軸上に挿脱可能な機種の場合には、システム制御部１１からの指令にしたがって、ＡＰＤフィルタ３を光軸上に挿入したり、光軸上から退避させたりする制御も行う。

レンズ制御部４は、メモリを内蔵しており、このメモリには、レンズ装置４０におけるＡＰＤフィルタ３の有無を示す情報と、ＡＰＤフィルタ３搭載レンズ装置の場合にはそのＡＰＤフィルタ３の透過率分布の情報と、撮像レンズ１の設計情報である撮像レンズ情報と、が記憶されている。

レンズ制御部４は、システム制御部１１と無線又は有線によって通信可能であり、システム制御部１１からの要求に応じて、メモリに記憶されている各種情報をシステム制御部１１に送信する。レンズ装置４０がＡＰＤフィルタ３を光軸上に挿脱可能な機種の場合、レンズ制御部４は、光軸上にＡＰＤフィルタ３が挿入されているか否かの情報もシステム制御部１１に送信する。

デジタルカメラ本体は、撮像光学系を通して被写体を撮像するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型等の撮像素子５と、撮像素子５の出力に接続された相関二重サンプリング処理等のアナログ信号処理を行うアナログ信号処理部６と、アナログ信号処理部６から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路７とを備える。アナログ信号処理部６及びＡ／Ｄ変換回路７は、システム制御部１１によって制御される。アナログ信号処理部６及びＡ／Ｄ変換回路７は撮像素子５に内蔵されることもある。

デジタルカメラの電気制御系全体を統括制御するシステム制御部１１は、撮像素子駆動部１０を介して撮像素子５を駆動し、レンズ装置４０を通して撮像した被写体像を撮像画像信号として出力させる。システム制御部１１には、操作部１４を通してユーザからの指示信号が入力される。

システム制御部１１は、位相差ＡＦ処理部１９によって算出されたデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズを合焦位置に移動させる合焦制御を行う合焦制御部として機能する。

更に、このデジタルカメラの電気制御系は、メインメモリ１６と、メインメモリ１６に接続されたメモリ制御部１５と、Ａ／Ｄ変換回路７から出力される撮像画像信号に対し、補間演算、ガンマ補正演算、及びＲＧＢ／ＹＣ変換処理等を行って撮像画像データを生成するデジタル信号処理部１７と、位相差ＡＦ方式によりデフォーカス量を算出する位相差ＡＦ処理部１９と、着脱自在の記録媒体２１が接続される外部メモリ制御部２０と、カメラ背面等に搭載された表示部２３が接続される表示制御部２２と、を備える。

メモリ制御部１５、デジタル信号処理部１７、位相差ＡＦ処理部１９、外部メモリ制御部２０、及び表示制御部２２は、制御バス２４及びデータバス２５によって相互に接続され、システム制御部１１からの指令によって制御される。

図２は、図１に示すデジタルカメラに搭載される撮像素子５の全体構成を示す平面模式図である。

撮像素子５は、行方向Ｘと行方向Ｘに直交する列方向Ｙに二次元状に配列された多数の画素が配置される受光面５０を有する。この受光面５０には、焦点を合わせる対象となるエリアであるＡＦエリア５３が図２の例では９つ設けられている。

ＡＦエリア５３は、画素として撮像用画素と位相差検出用画素とを含むエリアである。

受光面５０のうちＡＦエリア５３を除く部分には、撮像用画素だけが配置される。なお、ＡＦエリア５３は、受光面５０に隙間無く設けてあってもよい。

図３は、図２に示す１つのＡＦエリア５３の部分拡大図である。

ＡＦエリア５３には、画素５１が二次元状に配列されている。各画素５１は、フォトダイオード等の光電変換部と、この光電変換部上方に形成されたカラーフィルタとを含む。

図３では、赤色光を透過するカラーフィルタ（Ｒフィルタ）を含む画素５１（Ｒ画素５１ともいう）には“Ｒ”の文字を付し、緑色光を透過するカラーフィルタ（Ｇフィルタ）を含む画素５１（Ｇ画素５１ともいう）には“Ｇ”の文字を付し、青色光を透過するカラーフィルタ（Ｂフィルタ）を含む画素５１（Ｂ画素５１ともいう）には“Ｂ”の文字を付している。カラーフィルタの配列は受光面５０全体でベイヤ配列となっている。

ＡＦエリア５３では、Ｇ画素５１の一部（図３中の網掛けを付した画素５１）が位相差検出用画素５２となっている。図３の例では、Ｒ画素５１とＧ画素５１を含む画素行のうちの任意の画素行における各Ｇ画素５１と、この各Ｇ画素５１に対して列方向Ｙに最も近い同色のＧ画素５１とが、位相差検出用画素５２となっている。ここでは図３に図示するように、２次元状配列の一方の方向を行方向Ｘ、他の方向を列方向Ｙと規定する。

図４は、図３に示す位相差検出用画素５２のみを示した図である。

図４に示すように、位相差検出用画素５２は、位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂの２種類の画素を含む。

位相差検出用画素５２Ａは、撮像レンズ１の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する第１の信号検出部である。

位相差検出用画素５２Ｂは、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する第２の信号検出部である。

なお、ＡＦエリア５３において、位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂ以外の複数の画素５１は撮像用画素であり、撮像用画素は、撮像レンズ１を通過した上記一対の光束を受光し受光量に応じた信号を検出する。

各画素５１の光電変換部上方には遮光膜が設けられ、この遮光膜には、光電変換部の受光面積を規定する開口が形成されている。

撮像用画素５１の開口の中心は、撮像用画素５１の光電変換部の中心と一致している。これに対し、位相差検出用画素５２Ａの開口（図４の白抜き部分）の中心は、位相差検出用画素５２Ａの光電変換部の中心に対し右側に偏心している。また、位相差検出用画素５２Ｂの開口（図４の白抜き部分）の中心は、位相差検出用画素５２Ｂの光電変換部の中心に対して左側に偏心している。ここでいう右方向は、図３で示す行方向Ｘの一方の方向であり、左方向は行方向Ｘのもう一方の方向である。

図５は、位相差検出用画素５２Ａの断面構成を示す図である。図５に示すように、位相差検出用画素５２Ａは、開口ｃが光電変換部（ＰＤ）に対して右に偏心している。図５に示すように、光電変換部の片側を遮光膜によって覆うことにより、遮光膜で覆った方向と逆の方向から入射した光を選択的に遮光することができる。

この構成により、任意の行にある位相差検出用画素５２Ａからなる画素群と、この画素群の各位相差検出用画素５２Ａに対して一方向に同一距離で配置された位相差検出用画素５２Ｂからなる画素群とによって、これら２つの画素群の各々によって撮像される像における行方向Ｘの位相差を検出することができる。

なお、撮像素子５は、撮像レンズ１の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する信号検出部と、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する信号検出部とのペアを複数有する構成であればよく、図２〜図５に示した構成に限らない。

例えば、撮像素子５に含まれる全ての画素を撮像用画素５１とし、各撮像用画素５１を２つに分割して、一方の分割エリアを位相差検出用画素５２Ａとし、他方の分割エリアを位相差検出用画素５２Ｂとした構成であってもよい。

図６は、撮像素子５に含まれる全ての画素を撮像用画素５１とし、各撮像用画素５１を２つに分割した構成を示す図である。

図６の構成では、撮像素子５においてＲを付した撮像用画素５１を２つに分割し、分割した２つをそれぞれ位相差検出用画素Ｒ１と位相差検出用画素Ｒ２としている。また、撮像素子５においてＧを付した撮像用画素５１を２つに分割し、分割した２つをそれぞれ位相差検出用画素Ｇ１と位相差検出用画素Ｇ２としている。更に、撮像素子５においてＢを付した撮像用画素５１を２つに分割し、分割した２つをそれぞれ位相差検出用画素Ｂ１と位相差検出用画素Ｂ２としている。

この構成では、位相差検出用画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１がそれぞれ第１の信号検出部となり、位相差検出用画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２がそれぞれ第２の信号検出部となる。第１の信号検出部と第２の信号検出部からは独立に信号を読み出すことができる。そして、第１の信号検出部と第２の信号検出部の信号を加算すると、位相差のない通常の撮像用信号を得られる。つまり、図６の構成では、全ての画素を、位相差検出用画素と撮像用画素との両方として用いることができる。

図１に示す位相差ＡＦ処理部１９は、９つのＡＦエリア５３の中からユーザ操作等により選択された１つのＡＦエリア５３にある位相差検出用画素５２Ａ及び位相差検出用画素５２Ｂから読み出される検出信号群を用いて上記一対の光束によって形成される２つの像の相対的な位置ずれ量である位相差を演算する。

そして、位相差ＡＦ処理部１９は、この位相差に基づいて、撮像レンズ１の焦点調節状態、ここでは合焦状態から離れている量と合焦状態から離れている方向、すなわちデフォーカス量を求める。

具体的には、位相差ＡＦ処理部１９は、選択されたＡＦエリア５３にある複数の位相差検出用画素５２Ａの検出信号群のデータをＡ［１］…Ａ［ｋ］とし、この位相差検出用画素５２Ａとペアを構成する位相差検出用画素５２Ｂの検出信号群のデータをＢ［１］…Ｂ［ｋ］とし、これら２つのデータを“ｄ”ずらしたときの以下の式によって求まる２つのデータ波形によって囲まれる面積Ｓ［ｄ］を求める。

位相差ＡＦ処理部１９は、相関値Ｓ［ｄ］の値が最小となるときのｄの値を位相差として求め、この位相差からデフォーカス量を算出する。

図７は、位相差とデフォーカス量との関係を説明するための図である。図７では、撮像素子５の受光面のうち、光軸と交わる点近傍に入射する光線を破線で図示している。

レンズ装置４０を通して撮像素子５に入射してくる光の入射角θは、絞り２の開口量によって決まる。図７では、絞り２を通過する光線のうち、絞り２の開口領域の上側端部を通過する上光線と主光線とのなす角度を入射角θ１とし、絞り２の開口領域の下側端部を通過する下光線と主光線とのなす角度を入射角θ２としている。また、下光線と撮像素子５の受光面との交点と、主光線と撮像素子５の受光面との交点の距離をａ１とし、上光線と撮像素子５の受光面との交点と、主光線と撮像素子５の受光面との交点の距離をａ２としている。

撮像素子５に入射する光の入射角は、上光線と主光線のなす入射角の符号をプラスとし、下光線と主光線のなす入射角の符号をマイナスとして説明する。

図７に示すように、デフォーカス量Ｄｆｆは、撮像素子５の受光面と、撮像光学系による被写体像の結像位置との距離を示す値である。

入射角θ１，θ２と、距離ａ１，ａ２と、デフォーカス量Ｄｆｆとは一定の関数関係にあり、式（２）及び式（３）が成立する。

ｔａｎθ１＝ａ１／Ｄｆ …（２）
ｔａｎ｜θ２｜＝ａ２／Ｄｆ …（３）

また、式（２），（３）から次の式（４）の関係が得られる。
ｔａｎθ１＋ｔａｎ｜θ２｜＝（ａ１＋ａ２）／Ｄｆ …（４）

ここで、位相差ＡＦ処理部１９によって算出される位相差は、距離ａ１と距離ａ２の和に相当する。つまり、位相差と入射角θ１，θ２が分かれば、式（４）によりデフォーカス量Ｄｆｆを求めることができる。なお、式（４）から分かるように、入射角θ１，θ２は、位相差とデフォーカス量Ｄｆｆとの比に関するパラメータとなる。

位相差ＡＦ処理部１９は、デフォーカス量Ｄｆｆを算出するために、位相差に加えて、入射角θ１と入射角θ２を算出する。以下、入射角θ１と入射角θ２の算出方法を説明する。

図７に示した入射角θ１と入射角θ２は、絞り２の開口量（Ｆ値）が決まれば固定される値である。しかし、位相差を求めるために用いる位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂについては、その受光感度が光の入射角によって変化する特性（入射角感度特性）がある。

また、レンズ装置４０にはＡＰＤフィルタ３が設けられている。このため、位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂの入射角感度特性は、ＡＰＤフィルタ３の透過率特性と組み合わさって更に複雑なものとなる。

更に、任意の位相差検出用画素のペアに入射する光の入射角は、入射角θ１〜入射角θ２で示される入射角範囲の中で様々に変化する。

このため、Ｆ値で決まる入射角θ１と入射角θ２を式（４）にそのまま代入するのでは、正確なデフォーカス量を算出することは難しい。

位相差ＡＦ処理部１９は、絞り２のＦ値で決まる入射角範囲（図７の入射角θ１，θ２）の情報と、位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂの各々の入射角毎の受光感度分布を示す情報と、ＡＰＤフィルタ３の透過率分布の情報とを取得する。そして、位相差ＡＦ処理部１９は、取得した３つの情報に基づいて、式（４）の“θ１”に代入する値（θ１Ａとする）と、“θ２”に代入する値（θ２Ａとする）とを算出する。このようにすることで、正確なデフォーカス量の算出を可能にしている。以下、θ１Ａとθ２Ａの算出方法を説明する。

図８は、位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂの受光感度分布を示す図である。図８において、符号ＩＡで示したのが位相差検出用画素５２Ａの受光感度分布を示し、符号ＩＢで示したのが位相差検出用画素５２Ｂの受光感度分布を示す。

図８の横軸は入射角θを示し、縦軸は画素の感度Ｉを示す。図８に示す受光感度分布は、位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂの構造によって決まるものであり、デジタルカメラの製造段階で測定して、デジタルカメラのメインメモリ１６に記憶しておく。

絞り２のＦ値が決まると、撮像素子５に入射する光の入射角の範囲は一意に決まる。図８では、Ｆ値に応じた入射角範囲が、入射角θ＝θ１から入射角θ＝θ２の範囲となっている。

図９は、ＡＰＤフィルタ３の透過率分布を示す図である。図９の横軸はＸ方向の位置を示し、原点Ｏが光軸と交わる位置である。縦軸は透過率Ｔを示す。

図９に示すように、ＡＰＤフィルタ３の透過率Ｔは、光軸と交わる位置における透過率が最も高く、光軸から離れるにしたがって透過率が低下する特性を持つ。図９に示す透過率分布の情報は、レンズ装置４０の内部メモリに記憶されている。

図７に示したように、絞り２を通過した上光線がＡＰＤフィルタ３に入射するＸ方向位置をｘ１とし、絞り２を通過した下光線がＡＰＤフィルタ３に入射するＸ方向位置をｘ２として、図９には位置ｘ１とｘ２を図示している。

図８に示したように、撮像素子５に入射する光は、図８の入射角範囲θ１〜θ２の範囲の光となる。そして、この範囲の光は、図９のｘ１〜ｘ２の範囲に分布する透過率Ｔによって減衰されて、撮像素子５に入射する。

つまり、ＡＰＤフィルタ３を搭載するレンズ装置４０が装着された状態での位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂの受光感度分布は、図８のθ１〜θ２までの範囲における各入射角に対する受光感度に、図９のｘ１〜ｘ２までの範囲におけるこの各入射角の光が通過する部分での透過率を乗じたものとなる。

なお、図８の受光感度分布に図９の透過率分布を掛け合わせる処理を行うためには、ＡＰＤフィルタ３の透過率分布の横軸を入射角に変換する必要がある。

図７に示すように、ＡＰＤフィルタ３と撮像素子５の受光面との距離をＤとすると、絞り２を通過した上光線がＡＰＤフィルタ３に入射するＸ方向位置ｘ１は、ｘ１＝（Ｄ×ｓｉｎθ１）／２となる。同様に、絞り２を通過した下光線がＡＰＤフィルタ３に入射するＸ方向位置ｘ２は、ｘ２＝（Ｄ×ｓｉｎθ２）／２となる。

この関係式から、図９に示す横軸を入射角θに変換した後、同じ入射角θに対応する感度Ｉと透過率Ｔを乗算することで、図１０に示したデータを得ることができる。

図１０は、ＡＰＤフィルタ３を搭載するレンズ装置４０が装着された状態での位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂの受光感度分布を示す図である。図１０において、符号ＩＡａは、入射角範囲θ１〜θ２における位相差検出用画素５２Ａの受光感度分布を示し、符号ＩＢａは、入射角範囲θ１〜θ２における位相差検出用画素５２Ｂの受光感度分布を示す。

位相差ＡＦ処理部１９は、図１０に示したデータのうち、受光感度分布ＩＡａにおいて感度重心Ａ１となる入射角θＡを算出し、受光感度分布ＩＢにおいて感度重心ｂ１となる入射角θＢを算出する。

具体的には、位相差ＡＦ処理部１９は、以下の式（５），（６）の演算を行って、入射角θＡと入射角θＢを算出する。

θＡ＝∫｛θ×ＩＡ（θ）×Ｔ（ｘ）｝ｄθ／∫θｄθ
＝∫｛θ×ＩＡ（θ）×Ｔ（Ｄ×ｓｉｎθ／２）｝ｄθ／∫θｄθ …（５）

θＢ＝∫｛θ×ＩＢ（θ）×Ｔ（ｘ）｝ｄθ／∫θｄθ
＝∫｛θ×ＩＢ（θ）×Ｔ（Ｄ×ｓｉｎθ／２）｝ｄθ／∫θｄθ …（６）

式（５），（６）における積分範囲は、入射角範囲（θ１〜θ２）である。また、ＩＡ（θ）は、入射角θのときの位相差検出用画素５２Ａの感度を示す。ＩＢ（θ）は、入射角θのときの位相差検出用画素５２Ｂの感度を示す。Ｔ（ｘ）は、ＡＰＤフィルタ３のＸ方向における光軸との交点からの距離ｘにおける透過率を示す。

すなわち、入射角範囲（θ１〜θ２）において、入射角θ、受光感度ＩＡ（θ）、透過率Ｔ（ｘ）の乗算値をθの値で積算し、この積算値をθの積算値で除すことで、感度重心となる入射角θＡを求める。同様に、入射角範囲（θ１〜θ２）において、入射角θ、受光感度ＩＢ（θ）、透過率Ｔ（ｘ）の乗算値をθの値で積算し、この積算値をθの積算値で除すことで、感度重心となる入射角θＢを求める。

そして、位相差ＡＦ処理部１９は、式（４）のθ１にθＡを代入し、式（４）のθ２にθＢを代入し、式（４）の（ａ１＋ａ２）に相関演算によって求めた位相差を代入して、デフォーカス量Ｄｆを算出する。

なお、ＡＰＤフィルタ３を搭載しないレンズ装置４０が装着された場合や、ＡＰＤフィルタ３を搭載しているレンズ装置４０が装着されているが、光軸上にＡＰＤフィルタ３が挿入されていない状態では、位相差ＡＦ処理部１９は、式（５），（６）におけるＴ（ｘ）を１としてθＡ，θＢを算出する。

図１１は、図１に示すデジタルカメラのＡＦ動作を説明するためのフローチャートである。

デジタルカメラの電源が投入されると、システム制御部１１は、レンズ装置４０からレンズ情報を取得してメインメモリ１６に記憶する（ステップＳ１）。ここで取得するレンズ情報は、撮像光学系による絞り値毎の入射角範囲の情報と、ＡＰＤフィルタ３の透過率分布の情報と、ＡＰＤフィルタ３の光軸方向の位置情報（レンズ装置４０とデジタルカメラ本体との接続部からＡＰＤフィルタ３までの距離）と、を含む。

位相差ＡＦ処理部１９は、操作部１４が操作されてＡＦの指示がなされると（ステップＳ２：ＹＥＳ）、設定中のＦ値に対応する入射角範囲の情報をメインメモリ１６から取得する。また、位相差ＡＦ処理部１９は、ＡＰＤフィルタ３の透過率分布の情報をメインメモリ１６から取得する。また、位相差ＡＦ処理部１９は、撮像素子５の位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂそれぞれの受光感度分布の情報をメインメモリ１６から取得する。また、位相差ＡＦ処理部１９は、ＡＰＤフィルタ３の光軸方向の位置情報と、レンズ装置４０とデジタルカメラ本体との接続部から撮像素子５の受光面までの距離情報をメインメモリ１６から取得する。この距離情報はデジタルカメラの製造時にメインメモリ１６に記憶される。

次に、位相差ＡＦ処理部１９は、ＡＰＤフィルタ３の光軸方向の位置情報と、レンズ装置４０とデジタルカメラ本体との接続部から撮像素子５の受光面までの距離情報とから、ＡＰＤフィルタ３と撮像素子５の受光面との距離Ｄを求める。具体的には、位置情報と距離情報を加算した値を距離Ｄとして算出する。

位相差ＡＦ処理部１９は、求めた距離Ｄと、メインメモリ１６から取得した設定Ｆ値に対応する入射角範囲と、メインメモリ１６から取得したＡＰＤフィルタ３の透過率分布とを用いて、式（５），（６）の演算により、入射角θＡ，θＢを算出する（ステップＳ３）。

次に、位相差ＡＦ処理部１９は、選択されたＡＦエリア５３にある複数の位相差検出用画素５２Ａの検出信号群と、この位相差検出用画素５２Ａとペアを構成する位相差検出用画素５２Ｂの検出信号群との相関演算を行って、位相差を算出する（ステップＳ４）。

次に、位相差ＡＦ処理部１９は、ステップＳ３で算出した入射角θＡ，θＢと、ステップＳ４で算出した位相差とを用いた式（４）の演算により、デフォーカス量Ｄｆｆを算出する（ステップＳ５）。

デフォーカス量Ｄｆｆが算出されると、システム制御部１１が、このデフォーカス量Ｄｆｆにしたがってフォーカスレンズを合焦位置に移動させる合焦制御を行う（ステップＳ６）。ステップＳ６の後はステップＳ２に処理が移行される。

なお、位相差ＡＦ処理部１９は、レンズ装置４０が交換された場合には、ステップＳ１から処理をやり直す。また、レンズ装置４０として、ＡＰＤフィルタ３を光軸上に挿脱可能な機種が装着されている場合には、位相差ＡＦ処理部１９は、ステップＳ２：ＹＥＳのときに、ＡＰＤフィルタ３が光軸上に挿入されているか否かを判定する。そして、ＡＰＤフィルタ３が光軸上に挿入されている場合にはステップＳ３以降の処理を行う。一方、ＡＰＤフィルタ３が光軸上に挿入されていない場合には、ステップＳ３において、式（５），（６）のＴ（ｘ）を１にした演算を行って入射角θＡ，θＢを算出する。

以上のように、図１のデジタルカメラによれば、ＡＰＤフィルタ３を含むレンズ装置４０が装着された場合には、ＡＰＤフィルタ３の透過率分布を考慮したデフォーカス量の算出を行うことができる。したがって、ＡＰＤフィルタ３を含むレンズ装置４０が装着された場合でも、高精度に被写体に合焦させることができる。

なお、レンズ情報は、レンズ装置４０からレンズ種別を表す識別情報を取得し、デジタルカメラ本体側で予め記憶している識別情報毎のレンズ情報を得る構成としてもよい。

（第１変形例）
上記実施形態では、受光感度分布ＩＡａにおいて感度重心となる入射角θＡと、受光感度分布ＩＢａにおいて感度重心となる入射角θＢとを求めることで、デフォーカス量Ｄｆｆを算出しているが、受光感度分布ＩＡａにおいて感度面積中心となる入射角θＡＡと、受光感度分布ＩＢａにおいて感度面積中心となる入射角θＢＢとを求め、入射角θＡＡと入射角θＢＢを式（４）に代入してデフォーカス量Ｄｆｆを算出してもよい。

感度面積中心位置の求め方については特許文献１に記載のような手法を用いれば良い。つまり、図１２において、受光感度分布ＩＢａと横軸とで囲まれる領域の面積を均等に半分にする縦軸に平行な線と、横軸との交点の入射角をθＢＢとする。また、受光感度分布ＩＡａと横軸とで囲まれる領域の面積を均等に半分にする縦軸に平行な線と、横軸との交点の入射角をθＡＡとする。

（第２変形例）
上述した実施形態では、１つのＡＦエリア５３で１つの入射角θＡ，θＢを算出したが、本変形例では、ＡＦエリア５３を複数分割し、分割領域毎に入射角θＡ，θＢを算出し、算出した分割領域毎の入射角θＡ（θＢ）の平均値を算出し、これをＡＦエリア５３に対応する入射角θＡ，θＢとする。

撮像素子５の受光面に結像する被写体像は、必ずしも撮像素子５の中心に結像するわけではなく、受光面中心から高い位置，低い位置，右側に寄った位置，左側に寄った位置等の任意座標位置に存在することになる。このため、ＡＦエリア５３を複数の分割領域に分割し、それぞれの分割領域毎に入射角θＡ，θＢを算出する方が、より精度を高めることができる。

また、上述した入射角範囲は像高に応じて変化するため、分割領域毎に入射角θＡ，θＢを算出する方が、高精度な算出が可能となる。

（第３変形例）
上記実施形態では、レンズ装置４０が１つのＡＰＤフィルタ３を備えた構成としたが、レンズ装置４０が複数のＡＰＤフィルタを備える構成としても良い。この構成では、複数のＡＰＤフィルタのそれぞれについて図９に示した透過率分布における光線透過範囲を求め、この光線透過範囲内の透過率分布を入射角θＡ，θＢの演算に用いる。

例えば、ＡＰＤフィルタを２つ有するレンズ装置４０が装着された場合には、式（５），（６）を以下の式（７），（８）に変えて、入射角θＡ，θＢを算出する。

θＡ＝∫｛θ×ＩＡ（θ）×Ｔ１（ｘ）×Ｔ２（ｘ）｝ｄθ／∫θｄθ …（７）
θＢ＝∫｛θ×ＩＢ（θ）×Ｔ１（ｘ）×Ｔ２（ｘ）｝ｄθ／∫θｄθ …（８）

Ｔ１（ｘ）は、２つのＡＰＤフィルタの一方のＸ方向位置ｘ３における透過率を示す。Ｔ２（ｘ）は、２つのＡＰＤフィルタの他方のＸ方向位置ｘ４における透過率を示す。Ｘ方向位置ｘ３と、Ｘ方向位置ｘ４は、撮像素子５に入射する入射角範囲内での任意の入射角の光と、ＡＰＤフィルタとが交わるＡＰＤフィルタ上の位置である。

なお、Ｔ１（ｘ）は、一方のＡＰＤフィルタと撮像素子５の受光面との距離の情報を用いて角度の情報に変換することができる。また、Ｔ２（ｘ）は、他方のＡＰＤフィルタと撮像素子５の受光面との距離の情報を用いて角度の情報に変換することができる。

ここまでは撮像装置としてデジタルカメラを例にしたが、以下では、撮像装置としてカメラ付のスマートフォンの実施形態について説明する。

図１３は、本発明の撮影装置の一実施形態であるスマートフォン２００の外観を示すものである。図１３に示すスマートフォン２００は、平板状の筐体２０１を有し、筐体２０１の一方の面に表示部としての表示パネル２０２と、入力部としての操作パネル２０３とが一体となった表示入力部２０４を備えている。また、この様な筐体２０１は、スピーカ２０５と、マイクロホン２０６と、操作部２０７と、カメラ部２０８とを備えている。なお、筐体２０１の構成はこれに限定されず、例えば、表示部と入力部とが独立した構成を採用したり、折り畳み構造やスライド機構を有する構成を採用したりすることもできる。

図１４は、図１３に示すスマートフォン２００の構成を示すブロック図である。図１４に示すように、スマートフォンの主たる構成要素として、無線通信部２１０と、表示入力部２０４と、通話部２１１と、操作部２０７と、カメラ部２０８と、記憶部２１２と、外部入出力部２１３と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信部２１４と、モーションセンサ部２１５と、電源部２１６と、主制御部２２０とを備える。また、スマートフォン２００の主たる機能として、図示省略の基地局装置ＢＳと図示省略の移動通信網ＮＷとを介した移動無線通信を行う無線通信機能を備える。

無線通信部２１０は、主制御部２２０の指示にしたがって、移動通信網ＮＷに収容された基地局装置ＢＳに対し無線通信を行うものである。この無線通信を使用して、音声データ、画像データ等の各種ファイルデータ、電子メールデータなどの送受信や、Ｗｅｂデータやストリーミングデータなどの受信を行う。

表示入力部２０４は、主制御部２２０の制御により、画像（静止画像及び動画像）や文字情報などを表示して視覚的にユーザに情報を伝達するとともに、表示した情報に対するユーザ操作を検出する、いわゆるタッチパネルであって、表示パネル２０２と、操作パネル２０３とを備える。

表示パネル２０２は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＯＥＬＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）などを表示デバイスとして用いたものである。

操作パネル２０３は、表示パネル２０２の表示面上に表示される画像を視認可能に載置され、ユーザの指や尖筆によって操作される一又は複数の座標を検出するデバイスである。このデバイスをユーザの指や尖筆によって操作すると、操作に起因して発生する検出信号を主制御部２２０に出力する。次いで、主制御部２２０は、受信した検出信号に基づいて、表示パネル２０２上の操作位置（座標）を検出する。

図１３に示すように、本発明の撮影装置の一実施形態として例示しているスマートフォン２００の表示パネル２０２と操作パネル２０３とは一体となって表示入力部２０４を構成しているが、操作パネル２０３が表示パネル２０２を完全に覆うような配置となっている。

係る配置を採用した場合、操作パネル２０３は、表示パネル２０２外の領域についても、ユーザ操作を検出する機能を備えてもよい。換言すると、操作パネル２０３は、表示パネル２０２に重なる重畳部分についての検出領域（以下、表示領域と称する）と、それ以外の表示パネル２０２に重ならない外縁部分についての検出領域（以下、非表示領域と称する）とを備えていてもよい。

なお、表示領域の大きさと表示パネル２０２の大きさとを完全に一致させても良いが、両者を必ずしも一致させる必要は無い。また、操作パネル２０３が、外縁部分と、それ以外の内側部分の２つの感応領域を備えていてもよい。更に、外縁部分の幅は、筐体２０１の大きさなどに応じて適宜設計されるものである。更にまた、操作パネル２０３で採用される位置検出方式としては、マトリクススイッチ方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、電磁誘導方式、静電容量方式などが挙げられ、いずれの方式を採用することもできる。

通話部２１１は、スピーカ２０５やマイクロホン２０６を備え、マイクロホン２０６を通じて入力されたユーザの音声を主制御部２２０にて処理可能な音声データに変換して主制御部２２０に出力したり、無線通信部２１０あるいは外部入出力部２１３により受信された音声データを復号してスピーカ２０５から出力させたりするものである。また、図１３に示すように、例えば、スピーカ２０５を表示入力部２０４が設けられた面と同じ面に搭載し、マイクロホン２０６を筐体２０１の側面に搭載することができる。

操作部２０７は、キースイッチなどを用いたハードウェアキーであって、ユーザからの指示を受け付けるものである。例えば、図１３に示すように、操作部２０７は、スマートフォン２００の筐体２０１の側面に搭載され、指などで押下されるとオンとなり、指を離すとバネなどの復元力によってオフ状態となる押しボタン式のスイッチである。

記憶部２１２は、主制御部２２０の制御プログラムや制御データ、アプリケーションソフトウェア、通信相手の名称や電話番号などを対応づけたアドレスデータ、送受信した電子メールのデータ、ＷｅｂブラウジングによりダウンロードしたＷｅｂデータや、ダウンロードしたコンテンツデータを記憶し、またストリーミングデータなどを一時的に記憶するものである。また、記憶部２１２は、スマートフォン内蔵の内部記憶部２１７と着脱自在な外部メモリスロットを有する外部記憶部２１８により構成される。なお、記憶部２１２を構成するそれぞれの内部記憶部２１７と外部記憶部２１８は、フラッシュメモリタイプ（ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ ｔｙｐｅ）、ハードディスクタイプ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｔｙｐｅ）、マルチメディアカードマイクロタイプ（ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｃａｒｄ ｍｉｃｒｏ ｔｙｐｅ）、カードタイプのメモリ（例えば、ＭｉｃｒｏＳＤ（登録商標）メモリ等）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの格納媒体を用いて実現される。

外部入出力部２１３は、スマートフォン２００に連結される全ての外部機器とのインターフェースの役割を果たすものであり、他の外部機器に通信等（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ＩＥＥＥ１３９４など）又はネットワーク（例えば、インターネット、無線ＬＡＮ、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）（登録商標）、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、赤外線通信（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ：ＩｒＤＡ）（登録商標）、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅｂａｎｄ）（登録商標）、ジグビー（ＺｉｇＢｅｅ）（登録商標）など）により直接的又は間接的に接続するためのものである。

スマートフォン２００に連結される外部機器としては、例えば、有／無線ヘッドセット、有／無線外部充電器、有／無線データポート、カードソケットを介して接続されるメモリカード（Ｍｅｍｏｒｙ ｃａｒｄ）やＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ Ｃａｒｄ）／ＵＩＭ（Ｕｓｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ Ｃａｒｄ）カード、オーディオ・ビデオＩ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）端子を介して接続される外部オーディオ・ビデオ機器、無線接続される外部オーディオ・ビデオ機器、有／無線接続されるスマートフォン、有／無線接続されるパーソナルコンピュータ、有／無線接続されるＰＤＡ、有／無線接続されるパーソナルコンピュータ、イヤホンなどがある。外部入出力部２１３は、このような外部機器から伝送を受けたデータをスマートフォン２００の内部の各構成要素に伝達することや、スマートフォン２００の内部のデータが外部機器に伝送されるようにすることができる。

ＧＰＳ受信部２１４は、主制御部２２０の指示にしたがって、ＧＰＳ衛星ＳＴ１〜ＳＴｎから送信されるＧＰＳ信号を受信し、受信した複数のＧＰＳ信号に基づく測位演算処理を実行し、スマートフォン２００の緯度、経度、高度からなる位置を検出する。ＧＰＳ受信部２１４は、無線通信部２１０や外部入出力部２１３（例えば、無線ＬＡＮ）から位置情報を取得できる時には、その位置情報を用いて位置を検出することもできる。

モーションセンサ部２１５は、例えば、３軸の加速度センサなどを備え、主制御部２２０の指示にしたがって、スマートフォン２００の物理的な動きを検出する。スマートフォン２００の物理的な動きを検出することにより、スマートフォン２００の動く方向や加速度が検出される。係る検出結果は、主制御部２２０に出力されるものである。

電源部２１６は、主制御部２２０の指示にしたがって、スマートフォン２００の各部に、バッテリ（図示しない）に蓄えられる電力を供給するものである。

主制御部２２０は、マイクロプロセッサを備え、記憶部２１２が記憶する制御プログラムや制御データにしたがって動作し、スマートフォン２００の各部を統括して制御するものである。また、主制御部２２０は、無線通信部２１０を通じて、音声通信やデータ通信を行うために、通信系の各部を制御する移動通信制御機能と、アプリケーション処理機能を備える。

アプリケーション処理機能は、記憶部２１２が記憶するアプリケーションソフトウェアにしたがって主制御部２２０が動作することにより実現するものである。アプリケーション処理機能としては、例えば、外部入出力部２１３を制御して対向機器とデータ通信を行う赤外線通信機能や、電子メールの送受信を行う電子メール機能、Ｗｅｂページを閲覧するＷｅｂブラウジング機能などがある。

また、主制御部２２０は、受信データやダウンロードしたストリーミングデータなどの画像データ（静止画像や動画像のデータ）に基づいて、映像を表示入力部２０４に表示する等の画像処理機能を備える。画像処理機能とは、主制御部２２０が、上記画像データを復号し、この復号結果に画像処理を施して、画像を表示入力部２０４に表示する機能のことをいう。

更に、主制御部２２０は、表示パネル２０２に対する表示制御と、操作部２０７、操作パネル２０３を通じたユーザ操作を検出する操作検出制御を実行する。表示制御の実行により、主制御部２２０は、アプリケーションソフトウェアを起動するためのアイコンや、スクロールバーなどのソフトウェアキーを表示したり、あるいは電子メールを作成したりするためのウィンドウを表示する。なお、スクロールバーとは、表示パネル２０２の表示領域に収まりきれない大きな画像などについて、画像の表示部分を移動する指示を受け付けるためのソフトウェアキーのことをいう。

また、操作検出制御の実行により、主制御部２２０は、操作部２０７を通じたユーザ操作を検出したり、操作パネル２０３を通じて、上記アイコンに対する操作や、上記ウィンドウの入力欄に対する文字列の入力を受け付けたり、あるいは、スクロールバーを通じた表示画像のスクロール要求を受け付ける。

更に、操作検出制御の実行により主制御部２２０は、操作パネル２０３に対する操作位置が、表示パネル２０２に重なる重畳部分（表示領域）か、それ以外の表示パネル２０２に重ならない外縁部分（非表示領域）かを判定し、操作パネル２０３の感応領域や、ソフトウェアキーの表示位置を制御するタッチパネル制御機能を備える。

また、主制御部２２０は、操作パネル２０３に対するジェスチャ操作を検出し、検出したジェスチャ操作に応じて、予め設定された機能を実行することもできる。ジェスチャ操作とは、従来の単純なタッチ操作ではなく、指などによって軌跡を描いたり、複数の位置を同時に指定したり、あるいはこれらを組み合わせて、複数の位置から少なくとも１つについて軌跡を描く操作を意味する。

カメラ部２０８は、図１に示したデジタルカメラにおける外部メモリ制御部２０、記録媒体２１、表示制御部２２、表示部２３、及び操作部１４以外の構成を含む。

カメラ部２０８によって生成された撮像画像データは、記憶部２１２に記録したり、外部入出力部２１３や無線通信部２１０を通じて出力したりすることができる。

図１３に示すスマートフォン２００において、カメラ部２０８は表示入力部２０４と同じ面に搭載されているが、カメラ部２０８の搭載位置はこれに限らず、表示入力部２０４の背面に搭載されてもよい。

また、カメラ部２０８はスマートフォン２００の各種機能に利用することができる。例えば、表示パネル２０２にカメラ部２０８で取得した画像を表示することや、操作パネル２０３の操作入力のひとつとして、カメラ部２０８の画像を利用することができる。

また、ＧＰＳ受信部２１４が位置を検出する際に、カメラ部２０８からの画像を参照して位置を検出することもできる。更には、カメラ部２０８からの画像を参照して、３軸の加速度センサを用いずに、或いは、３軸の加速度センサと併用して、スマートフォン２００のカメラ部２０８の光軸方向を判断することや、現在の使用環境を判断することもできる。勿論、カメラ部２０８からの画像をアプリケーションソフトウェア内で利用することもできる。

その他、静止画又は動画の画像データにＧＰＳ受信部２１４により取得した位置情報、マイクロホン２０６により取得した音声情報（主制御部等により、音声テキスト変換を行ってテキスト情報となっていてもよい）、モーションセンサ部２１５により取得した姿勢情報等などを付加して記憶部２１２に記録したり、外部入出力部２１３や無線通信部２１０を通じて出力したりすることもできる。

以上のような構成のスマートフォン２００においても、ＡＰＤフィルタ３を含むレンズ装置４０を装着可能なアクセサリを提供し、カメラ部２０８の撮像素子として撮像素子５を用い、アクセサリが装着されたときには図１１に例示した処理を行うことで、高精度に被写体に合焦させることができる。

以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。

開示された撮像装置は、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体を撮像し、上記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する第１の信号検出部と上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する第２の信号検出部のペアを含む撮像素子と、上記撮像光学系の光軸上に、光軸中心から光軸と垂直な方向に離れるに従って透過率が低下する光学フィルタが存在する状態において、上記撮像光学系を通って上記ペアに入射される光の入射角範囲と、上記光学フィルタの透過率分布と、上記ペアの各々の入射光に対する入射角毎の受光感度を示す受光感度分布とを取得し、取得した上記入射角範囲、上記透過率分布、及び上記受光感度分布に基づいて、上記ペアの各々により検出される検出信号の位相差とデフォーカス量との比に関するパラメータを算出し、算出した上記パラメータと上記位相差を用いてデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出部と、上記デフォーカス量算出部により算出されたデフォーカス量にしたがって上記フォーカスレンズを光軸方向に移動させる合焦制御を行う合焦制御部と、を備えるものである。

開示された撮像装置は、上記デフォーカス量算出部は、上記透過率分布を用いて、上記光学フィルタの上記入射角範囲の光が通過する領域における各入射角の光に対する透過率を算出し、上記受光感度分布のうち上記入射角範囲に対応する部分の上記各入射角に対する受光感度に、上記各入射角に対する上記算出した透過率を乗じて得られる受光感度分布において感度重心又は感度面積中心となる入射角を上記パラメータとして算出するものである。

開示された撮像装置は、上記デフォーカス量算出部は、上記撮像素子の受光面と上記光学フィルタとの距離、及び、上記光学フィルタに入射する上記入射角範囲の各光の入射角の関係によって決まる、上記光学フィルタにおいて上記各光が入射する位相差検出方向での位置と上記透過率分布とに基づいて、上記光学フィルタの上記入射角範囲の光が通過する領域における各入射角の光に対する透過率を算出するものである。

開示された撮像装置は、上記撮像光学系が交換可能であり、上記デフォーカス量算出部は、上記入射角範囲と上記透過率分布の情報を上記撮像光学系から取得するものである。

開示された撮像装置の合焦制御方法は、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体を撮像し、上記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する第１の信号検出部と上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する第２の信号検出部のペアを含む撮像素子を備える撮像装置における合焦制御方法であって、上記撮像光学系の光軸上に、光軸中心から光軸と垂直な方向に離れるに従って透過率が低下する光学フィルタが存在する状態において、上記撮像光学系を通って上記ペアに入射される光の入射角範囲と、上記光学フィルタの透過率分布と、上記ペアの各々の入射光に対する入射角毎の受光感度を示す受光感度分布とを取得し、取得した上記入射角範囲、上記透過率分布、及び上記受光感度分布に基づいて、上記ペアの各々により検出される検出信号の位相差とデフォーカス量との比に関するパラメータを算出し、算出した上記パラメータと上記位相差を用いてデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出ステップと、上記デフォーカス量算出ステップで算出したデフォーカス量にしたがって上記フォーカスレンズを光軸方向に移動させる合焦制御を行う合焦制御部と、を備えるものである。

開示された撮像装置の合焦制御方法は、上記デフォーカス量算出ステップでは、上記透過率分布を用いて、上記光学フィルタの上記入射角範囲の光が通過する領域における各入射角の光に対する透過率を算出し、上記受光感度分布のうち上記入射角範囲に対応する部分の上記各入射角に対する受光感度に、上記各入射角に対する上記算出した透過率を乗じて得られる受光感度分布において感度重心又は感度面積中心となる入射角を上記パラメータとして算出するものである。

開示された撮像装置の合焦制御方法は、上記デフォーカス量算出ステップでは、上記撮像素子の受光面と上記光学フィルタとの距離、及び、上記光学フィルタに入射する上記入射角範囲の各光の入射角の関係によって決まる、上記光学フィルタにおいて上記各光が入射する位相差検出方向での位置と、上記透過率分布とに基づいて、上記光学フィルタの上記入射角範囲の光が通過する領域における各入射角の光に対する透過率を算出するものである。

開示された撮像装置の合焦制御方法は、上記撮像装置は上記撮像光学系が交換可能なものであり、上記デフォーカス量算出ステップでは、上記入射角範囲と上記透過率分布の情報を上記撮像光学系から取得するものである。

本発明は、特にデジタルカメラ等に適用して利便性が高く、有効である。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２０１４年９月１１日出願の日本特許出願（特願２０１４−１８５１６２）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１ 撮像レンズ
２ 絞り
３ ＡＰＤフィルタ（光学フィルタ）
４０ レンズ装置（撮像光学系）
５ 撮像素子
１１ システム制御部（合焦制御部）
１９ 位相差ＡＦ処理部（デフォーカス量算出部）

Claims (8)

1. フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体を撮像し、前記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する第１の信号検出部と前記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する第２の信号検出部のペアを含む撮像素子と、
   前記撮像光学系の光軸上に、光軸中心から光軸と垂直な方向に離れるに従って透過率が低下する光学フィルタが存在する状態において、前記撮像光学系を通って前記ペアに入射される光の入射角範囲と、前記光学フィルタの透過率分布と、前記ペアの各々の入射光に対する入射角毎の受光感度を示す受光感度分布とを取得し、取得した前記入射角範囲、前記透過率分布、及び前記受光感度分布に基づいて、前記ペアの各々により検出される検出信号の位相差とデフォーカス量との比に関するパラメータを算出し、算出した前記パラメータと前記位相差を用いてデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出部と、
   前記デフォーカス量算出部により算出されたデフォーカス量にしたがって前記フォーカスレンズを光軸方向に移動させる合焦制御を行う合焦制御部と、を備える撮像装置。
2. 請求項１記載の撮像装置であって、
   前記デフォーカス量算出部は、前記透過率分布を用いて、前記光学フィルタの前記入射角範囲の光が通過する領域における各入射角の光に対する透過率を算出し、前記受光感度分布のうち前記入射角範囲に対応する部分の前記各入射角に対する受光感度に、前記各入射角に対する前記算出した透過率を乗じて得られる受光感度分布において感度重心又は感度面積中心となる入射角を前記パラメータとして算出する撮像装置。
3. 請求項２記載の撮像装置であって、
   前記デフォーカス量算出部は、前記撮像素子の受光面と前記光学フィルタとの距離、及び、前記光学フィルタに入射する前記入射角範囲の各光の入射角の関係によって決まる、前記光学フィルタにおいて前記各光が入射する位相差検出方向での位置と、前記透過率分布とに基づいて、前記光学フィルタの前記入射角範囲の光が通過する領域における各入射角の光に対する透過率を算出する撮像装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載の撮像装置であって、
   前記撮像光学系が交換可能であり、
   前記デフォーカス量算出部は、前記入射角範囲と前記透過率分布の情報を前記撮像光学系から取得する撮像装置。
5. フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体を撮像し、前記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する第１の信号検出部と前記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する第２の信号検出部のペアを含む撮像素子を備える撮像装置による合焦制御方法であって、
   前記撮像光学系の光軸上に、光軸中心から光軸と垂直な方向に離れるに従って透過率が低下する光学フィルタが存在する状態において、前記撮像光学系を通って前記ペアに入射される光の入射角範囲と、前記光学フィルタの透過率分布と、前記ペアの各々の入射光に対する入射角毎の受光感度を示す受光感度分布とを取得し、取得した前記入射角範囲、前記透過率分布、及び前記受光感度分布に基づいて、前記ペアの各々により検出される検出信号の位相差とデフォーカス量との比に関するパラメータを算出し、算出した前記パラメータと前記位相差を用いてデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出ステップと、
   前記デフォーカス量算出ステップで算出したデフォーカス量にしたがって前記フォーカスレンズを光軸方向に移動させる合焦制御を行う合焦制御部と、を備える合焦制御方法。
6. 請求項５記載の合焦制御方法であって、
   前記デフォーカス量算出ステップでは、前記透過率分布を用いて、前記光学フィルタの前記入射角範囲の光が通過する領域における各入射角の光に対する透過率を算出し、前記受光感度分布のうち前記入射角範囲に対応する部分の前記各入射角に対する受光感度に、前記各入射角に対する前記算出した透過率を乗じて得られる受光感度分布において感度重心又は感度面積中心となる入射角を前記パラメータとして算出する合焦制御方法。
7. 請求項６記載の合焦制御方法であって、
   前記デフォーカス量算出ステップでは、前記撮像素子の受光面と前記光学フィルタとの距離、及び、前記光学フィルタに入射する前記入射角範囲の各光の入射角の関係によって決まる、前記光学フィルタにおいて前記各光が入射する位相差検出方向での位置と、前記透過率分布とに基づいて、前記光学フィルタの前記入射角範囲の光が通過する領域における各入射角の光に対する透過率を算出する合焦制御方法。
8. 請求項５〜７のいずれか１項記載の合焦制御方法であって、
   前記撮像装置は前記撮像光学系が交換可能なものであり、
   前記デフォーカス量算出ステップでは、前記入射角範囲と前記透過率分布の情報を前記撮像光学系から取得する合焦制御方法。

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