JP6298362B2 - 撮像装置及びその制御方法、及び撮像システム - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置及びその制御方法、及び撮像システムに関し、更に詳しくは、自動焦点調節機能を有する撮像装置及びその制御方法、及び撮像システムに関するものである。

撮像装置の焦点調節方法の一般的な方式として、コントラストＡＦ方式と位相差ＡＦ方式とがある。コントラストＡＦ方式も位相差ＡＦ方式もビデオカメラやデジタルスチルカメラで多く用いられるＡＦ方式であり、撮像素子が焦点検出用センサとして用いられるものが存在する。これらの焦点調節方法は、光学系の諸収差の影響で焦点検出結果に誤差を含む場合があり、その誤差を低減するための方法が、種々提案されている。

例えば、特許文献１には、焦点検出を行うために用いる信号の評価周波数（評価帯域）によって、焦点検出結果を補正する補正値を算出する方法が開示されている。このような焦点検出誤差は、上述の焦点調節方法によらず、コントラストＡＦ方式や位相差ＡＦ方式に用いられる焦点調節用信号の評価帯域などによって発生する。

特許第５０８７０７７号公報

しかしながら、特許文献１に記載された構成では、焦点検出を行うために用いる信号の種類が増えるほど、必要な補正値も多くなる。そのため、補正値を記憶するために必要なメモリ容量が増えることにつながり、コストアップにつながる。特に焦点検出機能を有するカメラに対して、撮影レンズが交換可能な撮像装置の場合には、焦点検出機能の違いや焦点検出方法の違いに対応した補正値を撮影レンズが記憶することが必要となるため、メモリ容量の増大は、撮影レンズのコストアップにつながる。

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、撮像装置において、焦点検出結果を補正する精度を損なうことなく、補正値を記憶するための容量の増大を防ぐことを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、撮像素子から出力された信号に基づいて、複数の異なる焦点検出方法のいずれかを用いて、撮影光学系を合焦状態に制御するための評価値を検出する焦点検出手段と、前記評価値を、検出に用いられた焦点検出方法に応じて補正する補正手段と、前記複数の異なる焦点検出方法のうち、予め決められた焦点検出方法を用いて検出された評価値を補正するための基準補正値を算出するための情報と、前記予め決められた焦点検出方法を除く焦点検出方法を用いて検出された評価値を補正するための補正値を、前記基準補正値から算出するための情報とを記憶した記憶手段とを有し、前記補正手段は、前記記憶手段に記憶された情報を用いて、前記評価値を補正するための補正値を算出して、前記補正を行う。

本発明によれば、撮像装置において、焦点検出結果を補正する精度を損なうことなく、補正値を記憶するための容量の増大を防ぐことができる。

本発明の実施の形態におけるデジタルカメラの概略構成を示すブロック図。 実施の形態における受光画素をレンズユニット側から見た平面図。 実施の形態における読み出し回路を含む撮像素子１２２の概略構成を示す図。 実施の形態における、撮影光学系の射出瞳面と、像面中央近傍に配置された画素の光電変換部との共役関係を説明する図。 実施の形態におけるＴＶＡＦ焦点検出部の構成を主に示すブロック図。 実施の形態における焦点検出領域の例を示す図。 第１の実施形態におけるＡＦ動作を示すフローチャート。 第１の実施形態におけるＡＦ動作を示すフローチャート。 第１の実施形態におけるＢＰ補正値を算出する動作を示すフローチャート。 第１の実施形態におけるＢＰ補正値の算出方法を説明する図。 第２の実施形態におけるレンズユニットと着脱可能なカメラ本体間での情報のやり取りを示す概念図。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態では、本発明をレンズ交換可能な一眼レフタイプのデジタルカメラに適用した例について説明する。

●撮像装置の構成の説明
図１は、第１の実施形態におけるデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。上述したように、第１の実施形態におけるデジタルカメラは交換レンズ式一眼レフカメラであり、レンズユニット１００とカメラ本体１２０とを有する。レンズユニット１００は図中央の点線で示されるマウントＭを介して、カメラ本体１２０と接続される。

レンズユニット１００は、第１レンズ群１０１、絞り兼用シャッタ１０２、第２レンズ群１０３、フォーカスレンズ群（以下、単に「フォーカスレンズ」と呼ぶ。）１０４、及び、駆動／制御系を有する。このようにレンズユニット１００は、フォーカスレンズ１０４を含むと共に被写体の像を形成する撮影レンズを有する。

第１レンズ群１０１は、レンズユニット１００の先端に配置され、光軸方向ＯＡに進退可能に保持される。絞り兼用シャッタ１０２は、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行う他、静止画撮影時には露光秒時調節用シャッタとして機能する。絞り兼用シャッタ１０２及び第２レンズ群１０３は一体として光軸方向ＯＡに進退し、第１レンズ群１０１の進退動作との連動によりズーム機能を実現する。また、フォーカスレンズ１０４を光軸方向ＯＡに進退させることで焦点調節が行われる。

駆動／制御系は、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、フォーカスアクチュエータ１１３、ズーム駆動回路１１４、絞りシャッタ駆動回路１１５、フォーカス駆動回路１１６、レンズＭＰＵ１１７、レンズメモリ１１８を有する。

ズーム駆動回路１１４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を駆動して、第１レンズ群１０１や第２レンズ群１０３を光軸方向ＯＡに進退駆動させることで、ズーム操作を行う。シャッタ駆動回路１１５は、絞りシャッタアクチュエータ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。フォーカス駆動回路１１６は、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ１１３を駆動制御して、フォーカスレンズ１０４を光軸方向ＯＡに進退駆動させることで、焦点調節を行う。また、フォーカスアクチュエータ１１３には、フォーカスレンズ１０４の現在位置を検出する位置検出部としての機能が備わっている。

レンズＭＰＵ１１７は、レンズユニット１００に係る全ての演算、制御を行い、ズーム駆動回路１１４、絞りシャッタ駆動回路１１５、フォーカス駆動回路１１６、レンズメモリ１１８を制御する。また、レンズＭＰＵ１１７は、現在のレンズ位置を検出し、カメラＭＰＵ１２５からの要求に対してレンズ位置情報を通知する。このレンズ位置情報は、フォーカスレンズ１０４の光軸上位置、撮影光学系が移動していない状態の射出瞳の光軸上位置、直径、射出瞳の光束を制限するレンズ枠の光軸上位置、直径などの情報を含む。レンズメモリ１１８には自動焦点調節に必要な光学情報を記憶する。

一方、カメラ本体１２０は、光学的ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２１、撮像素子１２２、駆動／制御系を有する。光学的ＬＰＦ１２１と撮像素子１２２はレンズユニット１００からの光束によって被写体像を形成する撮像光学系として機能する。また、第１レンズ群１０１、絞り兼用シャッタ１０２、第２レンズ群１０３、フォーカスレンズ１０４、光学的ＬＰＦ１２１は、上述した撮影光学系を構成している。

光学的ＬＰＦ１２１は、撮影画像の偽色やモアレを軽減する。撮像素子１２２はＣＭＯＳセンサとその周辺回路で構成され、横方向にｍ画素、縦方向にｎ画素が配置される。撮像素子１２２は、図２を参照して後述するような構成の光電変換素子を有する画素を含んでおり、後述する位相差方式の焦点検出（位相差ＡＦ）を行うための一対の信号を出力することができる。得られた画像データの内、位相差ＡＦに対応する画像データは、画像処理回路１２４で焦点検出用画像データに変換される。一方で、得られた画像データの内、表示や記録、コントラスト方式の焦点検出のために用いられる画像データも、画像処理回路１２４に送られ、目的に合わせた所定の処理が行われる。

駆動／制御系は、撮像素子駆動回路１２３、画像処理回路１２４、カメラＭＰＵ１２５、表示器１２６、操作スイッチ群１２７、メモリ１２８、撮像面位相差焦点検出部１２９、ＴＶＡＦ焦点検出部１３０を有する。

撮像素子駆動回路１２３は、撮像素子１２２の動作を制御するとともに、取得した画像信号をＡ／Ｄ変換してカメラＭＰＵ１２５及び画像処理回路１２４に送信する。画像処理回路１２４は、撮像素子１２２が取得した画像信号のγ変換、カラー補間、ＪＰＥＧ圧縮などを行う。

カメラＭＰＵ（プロセッサ）１２５は、カメラ本体１２０に係る全ての演算、制御を行い、撮像素子駆動回路１２３、画像処理回路１２４、表示器１２６、操作ＳＷ１２７、メモリ１２８、撮像面位相差焦点検出部１２９、ＴＶＡＦ焦点検出部１３０を制御する。また、カメラＭＰＵ１２５はマウントＭの信号線を介してレンズＭＰＵ１１７と接続され、レンズＭＰＵ１１７に対してレンズ位置の取得や所定の駆動量でのレンズ駆動要求を発行したり、レンズユニット１００に固有の光学情報を取得したりする。なお、カメラＭＰＵ１２５には、カメラ動作を制御するプログラムを格納したＲＯＭ１２５ａ、変数を記憶するＲＡＭ１２５ｂ、諸パラメータを記憶するＥＥＰＲＯＭ１２５ｃが内蔵されている。

表示器１２６はＬＣＤなどから構成され、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などを表示する。操作スイッチ群１２７は、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。第１の実施形態におけるメモリ１２８は、フラッシュメモリ等の着脱可能なメモリで、撮影済み画像を記録する。

撮像面位相差焦点検出部１２９は、撮像素子１２２、画像処理回路１２４により得られる焦点検出用画像データの像信号により位相差方式の焦点検出処理（撮像面位相差ＡＦ）を行う。より具体的には、撮像面位相差焦点検出部１２９は、撮影光学系の一対の瞳領域を通過する光束により焦点検出用画素に形成される一対の像のずれ量に基づいて撮像面位相差ＡＦを行う。撮像面位相差ＡＦの方法については、後に詳細に説明する。

ＴＶＡＦ焦点検出部１３０は、画像処理回路１２４にて得られた画像情報のコントラスト成分により各種ＴＶＡＦ用評価値を算出し、コントラスト方式の焦点検出処理（ＴＶＡＦ）を行う。コントラスト方式の焦点検出処理では、フォーカスレンズ１０４を移動しながら複数のフォーカスレンズ位置で焦点評価値を算出し、焦点評価値がピークとなるフォーカスレンズ位置を検出する。

このように、第１の実施形態は撮像面位相差ＡＦとＴＶＡＦを組み合わせており、状況に応じて、選択的に使用したり、組み合わせて使用したりすることができる。カメラＭＰＵ１２５は、撮像面位相差ＡＦとＴＶＡＦ各々の焦点検出結果を用いて、フォーカスレンズ１０４の位置を制御する。

●焦点検出の説明
次に、撮像素子１２２の信号を用いた、デジタルカメラにおける焦点検出の詳細について説明する。第１の実施形態の焦点検出では撮像面位相差ＡＦとＴＶＡＦを採用している。まず、それぞれのＡＦ方式について説明する。

（撮像面位相差ＡＦの説明）
最初に、図２から図４を用いて、撮像面位相差ＡＦについて説明する。図２は第１の実施形態における撮像素子１２２の画素配列を模式的に示した図で、２次元ＣＭＯＳエリアセンサの縦（Ｙ方向）６行と横（Ｘ方向）８列の範囲を、レンズユニット１００側から観察した状態を示している。カラーフィルタにはベイヤー配列が適用され、奇数行の画素２１１には、左から順に緑（Green）と赤（Red）のカラーフィルタが交互に設けられる。また、偶数行の画素２１１には、左から順に青（Blue）と緑（Green）のカラーフィルタが交互に設けられる。また、オンチップマイクロレンズ２１１ｉがカラーフィルタの上に構成されている。オンチップマイクロレンズ２１１ｉの内側に配置された複数の矩形は、それぞれ光電変換部２１１ａ、２１１ｂである。

第１の実施形態では、すべての画素の光電変換部はＸ方向に２分割され、分割された一方の領域の光電変換信号と、２つの領域の光電変換信号の和をそれぞれ独立して読み出しできる構成となっている。そして、独立して読み出しされた信号は、２つの領域の光電変換信号の和と分割された一方の領域の光電変換信号との差分をとることにより、もう一方の光電変換領域で得られる信号に相当する信号を得ることができる。このように分割された領域の光電変換信号は、位相差検出用の信号として、後述する方法で位相差ＡＦに用いられるほか、視差情報を有した複数画像から構成される立体（３Ｄ）画像を生成するために用いることもできる。一方で、２つの領域の光電変換信号の和は、通常の撮影画像として用いられる。

図３は、第１の実施形態における読み出し回路を含む撮像素子１２２の概略構成を示す図である。１５１は水平走査回路、１５３は垂直走査回路である。そして各画素の境界部には、垂直走査ライン１５２ａ及び１５２ｂと、水平走査ライン１５４ａ及び１５４ｂが配線され、各光電変換部２１１ａ、２１１ｂからはこれらの走査ラインを介して信号が外部に読み出される。

なお、第１の実施形態の撮像素子１２２は、解像度の異なる以下の２種類の読み出しモードで駆動可能とする。第１の読み出しモードは全画素読み出しモードと称するもので、高精細静止画を撮像するためのモードである。この場合は、全画素の信号が読み出される。

第２の読み出しモードは間引き読み出しモードと称するもので、動画記録、もしくはプレビュー画像の表示のみを行うためのモードである。この場合に必要な画素数は全画素よりも少ないため、画素群はＸ方向及びＹ方向共に所定比率に間引いた画素からのみ信号を読み出す。また、高速に読み出す必要がある場合にも、同様に間引き読み出しモードを用いる。Ｘ方向に間引く際には、信号の加算を行ってＳ／Ｎの改善を図り、Ｙ方向に対する間引きは、間引かれる行の信号出力を無視する。位相差方式、コントラスト方式の焦点検出も通常は、第２の読み出しモードで行われる。但し、より高精度に焦点検出を行いたい場合やライブビュー表示を拡大して表示する場合には、第１の読み出しモードで焦点検出を行ったり、ライブビュー表示を行ったりする。

図４は、第１の実施形態の撮像装置において、撮影光学系の射出瞳面と、像高ゼロすなわち像面中央近傍に配置された画素２１１の光電変換部との共役関係を説明する図である。撮像素子１２２の画素２１１の光電変換部２１１ａ、２１１ｂと、撮影光学系の射出瞳面とは、オンチップマイクロレンズ２１１ｉによって共役関係となるように設計される。そして撮影光学系の射出瞳は、一般的に光量調節用の虹彩絞りが置かれる面とほぼ一致する。一方、第１の実施形態における撮影光学系は変倍機能を有したズームレンズであるが、光学タイプによっては変倍操作を行うと、射出瞳の像面からの距離や大きさが変化する。図４における撮影光学系は、焦点距離が広角端と望遠端の中間、すなわちＭｉｄｄｌｅの状態を示している。これを標準的な射出瞳距離Ｚｅｐと仮定して、オンチップマイクロレンズの形状や、像高（Ｘ、Ｙ座標）に応じた偏心パラメータの最適設計がなされる。

図４（ａ）において、鏡筒部材１０１ｂは第１レンズ群を保持し、鏡筒部材１０４ｂはフォーカスレンズ１０４を保持する。絞り１０２は、絞り開放時の開口径を規定する開口板１０２ａと、絞り込み時の開口径を調節するための絞り羽根１０２ｂとを有する。なお、撮影光学系を通過する光束の制限部材として作用する鏡筒部材１０１ｂ、開口板１０２ａ、絞り羽根１０２ｂ、及び鏡筒部材１０４ｂは、像面から観察した場合の光学的な虚像を示している。また、絞り１０２の近傍における合成開口をレンズの射出瞳と定義し、前述したように像面からの距離をＺｅｐとしている。

図４（ａ）では、被写体像を光電変換するための画素２１１は、像面中央近傍に配置されものを示しており、以下、中央画素と呼ぶ。中央画素２１１は、最下層より、光電変換部２１１ａ、２１１ｂ、配線層２１１ｅ〜２１１ｇ、カラーフィルタ２１１ｈ、及びオンチップマイクロレンズ２１１ｉの各部材で構成される。そして２つの光電変換部２１１ａ、２１１ｂはオンチップマイクロレンズ２１１ｉによって撮影光学系の射出瞳面に投影される。また別の言い方をすれば、撮影光学系の射出瞳が、オンチップマイクロレンズ２１１ｉを介して、光電変換部２１１ａ、２１１ｂの表面に投影されることになる。

図４（ｂ）は、撮影光学系の射出瞳面上における、光電変換部２１１ａ、２１１ｂの投影像を示したもので、光電変換部２１１ａ及び２１１ｂに対する投影像は各々ＥＰ１ａ及びＥＰ１ｂとなる。また本第１の実施形態では、上述したように、撮像素子１２２は、２つの光電変換部２１１ａと２１１ｂのいずれか一方の出力と、両方の和の出力を得ることができる。両方の和の出力は、撮影光学系のほぼ全瞳領域である投影像ＥＰ１ａ、ＥＰ１ｂの両方の領域を通過した光束を光電変換したものに対応する。

図４（ａ）において、撮影光学系を通過する光束の最外部をＬで示すように、光束は、絞りの開口板１０２ａで規制されており、投影像ＥＰ１ａ及びＥＰ１ｂは撮影光学系によるケラレがほぼ発生していない。また、図４（ｂ）では、図４（ａ）の光束をＴＬで示している。円で示される光束ＴＬの内側に、光電変換部２１１ａ、２１１ｂの投影像ＥＰ１ａ、ＥＰ１ｂの大部分が含まれていることからも、ケラレがほぼ発生していないことがわかる。光束は、絞りの開口板１０２ａでのみ制限されているため、光束ＴＬは、開口板１０２ａの開口径とほぼ等しいと言える。この際、像面中央では各投影像ＥＰ１ａ及びＥＰ１ｂのケラレ状態は光軸に対して対称となり、各光電変換部２１１ａ及び２１１ｂが受光する光量は等しい。

このように、マイクロレンズ２１１ｉと、分割された光電変換部２１１ａ及び２１１ｂにより、レンズユニット１００の射出光束が瞳分割される。そして、同一行上に配置された所定範囲内の複数の画素２１１において、光電変換部２１１ａの出力をつなぎ合わせて編成したものをＡＦ用Ａ像、同じく光電変換部２１１ｂの出力をつなぎ合わせて編成したものをＡＦ用Ｂ像とする。なお、ＡＦ用Ａ像及びＢ像の信号としては、光電変換部２１１ａ、２１１ｂの、ベイヤー配列の緑、赤、青、緑の出力を加算し、疑似的に輝度（Ｙ）信号として算出されたものを用いるものとする。但し、赤、青、緑の色毎に、ＡＦ用Ａ像、Ｂ像を編成してもよい。このように生成したＡＦ用Ａ像とＢ像の相対的な像ずれ量を相関演算により検出することで、所定領域の焦点ずれ量、すなわちデフォーカス量を検出することができる。なお、第１の実施形態では、ＡＦ用Ａ像もしくはＢ像のいずれか一方は撮像素子１２２からは出力されないが、上述した通り、Ａ像出力とＢ像出力の和が出力されるため、その出力と他方の出力の差分から、もう一方の信号を得ることができる。

以上図２〜図４を参照して説明した様に、撮像素子１２２は射出瞳を分割した光束を受光する画素を備えているため、得られた信号から位相差ＡＦを行うことが可能である。

なお、上述の説明では、水平方向に射出瞳を分割する構成を説明したが、撮像素子１２２上に、垂直方向に射出瞳を分割する画素を合わせて設けてもよい。両方向に射出瞳を分割する画素を設けることにより、水平だけでなく、垂直方向の被写体のコントラストに対応した焦点検出を行うことができる。また、すべての画素の光電変換部を２分割するものとして説明したが、光電変換部を３分割以上してもよく、また、位相差ＡＦのみのためだけであれば一部の画素の光電変換部を分割するように構成してもよい。

（ＴＶＡＦの説明）
次に、ＴＶＡＦのための各種ＡＦ用評価値の算出の流れについて説明する。図５は、ＴＶＡＦ焦点検出部１３０の構成を主に示すブロック図である。

撮像素子１２２から読み出された信号がＴＶＡＦ焦点検出部１３０に入力されると、ＡＦ評価用信号処理回路４０１において、ベイヤー配列信号からの緑（Ｇ）信号の抽出と、低輝度成分を強調して高輝度成分を抑圧するガンマ補正処理が施される。第１の実施形態では、ＴＶＡＦを緑（Ｇ）信号を用いて行う場合を説明するが、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の全ての信号を用いてもよい。また、ＲＧＢ全色用いて輝度（Ｙ）信号を生成してもよい。従って、ＡＦ評価用信号処理回路４０１で生成される出力信号は、用いられた色によらず、以後の説明では、輝度信号Ｙと呼ぶこととする。

次に、Ｙピーク評価値の算出方法について説明する。ＡＦ評価用信号処理回路４０１によってガンマ補正された輝度信号Ｙは、水平ライン毎のラインピーク値を検出するためのラインピーク検出回路４０２へ入力される。この回路によって、領域設定回路４１３によって設定された各焦点検出領域内で水平ライン毎のＹラインピーク値が求められる。更に、ラインピーク検出回路４０２の出力は垂直ピーク検出回路４０５に入力される。この回路によって、領域設定回路４１３によって設定された各焦点検出領域内で垂直方向にピークホールドが行われ、Ｙピーク評価値が生成される。Ｙピーク評価値は、高輝度被写体や低照度被写体の判定に有効である。

次に、Ｙ積分評価値の算出方法について説明する。ＡＦ評価用信号処理回路４０１によってガンマ補正された輝度信号Ｙは、水平ライン毎の積分値を検出するための水平積分回路４０３へ入力される。この回路によって、領域設定回路４１３によって設定された各焦点検出領域内で水平ライン毎の輝度信号Ｙの積分値が求められる。更に、水平積分回路４０３の出力は垂直積分回路４０６に入力される。この回路によって、領域設定回路４１３によって設定された各焦点検出領域内で垂直方向に積分が行われ、Ｙ積分評価値を生成される。Ｙ積分評価値は、各焦点検出領域内全体の明るさを判断することができる。

次に、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値の算出方法について説明する。ＡＦ評価用信号処理回路４０１によってガンマ補正された輝度信号Ｙは、ラインピーク検出回路４０２に入力され、各焦点検出領域内で水平ライン毎のＹラインピーク値が求められる。また、ガンマ補正された輝度信号Ｙは、ライン最小値検出回路４０４に入力される。この回路によって、各焦点検出領域内で水平ライン毎の輝度信号Ｙの最小値が検出される。検出された水平ライン毎の輝度信号Ｙのラインピーク値及び最小値は減算器に入力され、（ラインピーク値−最小値）を計算した上で垂直ピーク検出回路４０７に入力される。この回路によって、各焦点検出領域内で垂直方向にピークホールドが行われ、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値が生成される。Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値は、低コントラスト及び高コントラストの判定に有効である。

次に、領域ピーク評価値の算出方法について説明する。ＡＦ評価用信号処理回路４０１によってガンマ補正された輝度信号Ｙは、ＢＰＦ４０８に通すことによって特定の周波数成分が抽出され焦点信号が生成される。この焦点信号は、水平ライン毎のラインピーク値を検出するためのラインピーク検出回路４０９へ入力される。ラインピーク検出回路４０９は、各焦点検出領域内で水平ライン毎のラインピーク値を求める。求めたラインピーク値は、垂直ピーク検出回路４１１によって各焦点検出領域内でピークホールドされ、領域ピーク評価値が生成される。領域ピーク評価値は、各焦点検出領域内で被写体が移動しても変化が少ないので、合焦状態から再度合焦点を探す処理に移行するための再起動判定に有効である。

次に、全ライン積分評価値の算出方法について説明する。領域ピーク評価値と同様に、ラインピーク検出回路４０９は、各焦点検出領域内で水平ライン毎のラインピーク値を求める。次に、ラインピーク値を垂直積分回路４１０に入力し、各焦点検出領域内で垂直方向に全水平走査ライン数について積分して全ライン積分評価値を生成する。高周波全ライン積分評価値は、積分の効果でダイナミックレンジが広く、感度が高いので、合焦位置の検出を行うためのＴＶＡＦのメインの評価値として有効である。第１の実施形態では、デフォーカス状態に応じて評価値が変化し、焦点調節に用いるこの全ライン積分評価値を焦点評価値と呼ぶ。

領域設定回路４１３は、カメラＭＰＵ１２５により設定された画面内の所定の位置にある信号を選択するための各焦点検出領域用のゲート信号を生成する。ゲート信号は、ラインピーク検出回路４０２、水平積分回路４０３、ライン最小値検出回路４０４、ラインピーク検出回路４０９、垂直ピーク検出回路４０５、４０７、４１１、垂直積分回路４０６、４１０の各回路に入力される。そして、各評価値が各焦点検出領域内の輝度信号Ｙで生成されるように、輝度信号Ｙが各回路に入力するタイミングが制御される。また、領域設定回路４１３は、各焦点検出領域に合わせて、複数の領域の設定が可能である。

カメラＭＰＵ１２５内のＡＦ制御部１５１は、上述したようにして求められた各評価値を取り込み、フォーカス駆動回路１１６を通じてフォーカスアクチュエータ１１３を制御し、フォーカスレンズ１０４を光軸方向ＯＡに移動させてＡＦ制御を行う。

第１の実施形態では、各種のＡＦ用評価値を上述の通り水平ライン方向に算出するのに加えて、垂直ライン方向にも算出する。これにより、水平、垂直いずれの方向の被写体のコントラスト情報に対しても焦点検出を行うことができる。

ＴＶＡＦを行う際には、フォーカスレンズ１０４を駆動しながら、上述した各種のＡＦ用評価値を算出し、全ライン積分評価値が最大値となるフォーカスレンズ位置を検出することにより、焦点検出を行う。

●焦点検出領域の説明
図６は、撮影範囲内における焦点検出領域を示す図で、この焦点検出領域内で撮像素子１２２から得られた信号に基づいて撮像面位相差ＡＦ及びＴＶＡＦが行われる。図６において、点線で示す長方形は撮像素子１２２の撮影範囲２１７を示す。撮影範囲２１７内には撮像面位相差ＡＦを行う３つの横方向の焦点検出領域２１８ａｈ、２１８ｂｈ、２１８ｃｈが形成されている。第１の実施形態では、撮像面位相差ＡＦ用の焦点検出領域を撮影範囲２１７の中央部と左右２箇所の計３箇所を備える構成とした。また、３つの撮像面位相差ＡＦ用の焦点検出領域２１８ａｈ、２１８ｂｈ、２１８ｃｈのそれぞれを包含する形で、ＴＶＡＦを行う焦点検出領域２１９ａ、２１９ｂ、２１９ｃが形成されている。ＴＶＡＦを行う焦点検出領域では図５の水平方向と垂直方向の焦点評価値を用いて、コントラスト検出を行う。

なお、図６に示す例では、大きくわけて３つの領域に焦点検出領域を配置した例を示しているが、本発明は３つの領域に限られるものではなく、任意の位置に複数の領域を配置してもよい。また、光電変換部がＹ方向に分割されている場合、撮像面位相差ＡＦ用の焦点検出領域として、縦方向に画素が並ぶ領域を設定すれば良い。

●焦点検出処理の流れの説明
次に、図７を参照して、上記構成を有するデジタルカメラにおける本第１の実施形態における焦点検出（ＡＦ）処理について説明する。なお、第１の実施形態におけるＡＦ処理の概要は次の通りである。まず、焦点検出領域２１８ａｈ、２１８ｂｈ、２１８ｃｈそれぞれについて、位相差ＡＦにより焦点ずれ量（デフォーカス量）と信頼性とを求める。そして、所定の信頼性を有するデフォーカス量が得られた領域と、得られなかった領域に区分する。全ての焦点検出領域２１８ａｈ、２１８ｂｈ、２１８ｃｈにおいて所定の信頼性を有するデフォーカス量が得られていれば、最至近の被写体に合焦するようにフォーカスレンズ１０４を駆動する。

一方、所定の信頼性を有するデフォーカス量が得られなかった領域が存在する場合、焦点検出領域２１９ａ〜ｃの内、対応する領域について、フォーカスレンズ駆動前後の焦点評価値の変化量を用いて、より至近側に被写体が存在するか判定する。そして、より至近側に被写体が存在すると判定された場合は、コントラストＡＦにより得られた焦点評価値の変化に基づき、フォーカスレンズ１０４を駆動する。ただし、これより以前に焦点評価値が得られていない場合には焦点評価値の変化量を求めることができない。その場合、予め決められたデフォーカス量よりも大きい、所定の信頼性を有するデフォーカス量が得られた領域が存在する場合には、得られたデフォーカス量のうち、最至近の被写体に合焦するようにフォーカスレンズ１０４を駆動する。それ以外の場合、即ち、所定の信頼性を有するデフォーカス量が得られた領域が存在しない場合、及び、得られたデフォーカス量が予め決められたデフォーカス量以下の場合には、デフォーカス量に関係のない所定量のレンズ駆動を行う。なお、デフォーカス量が小さい場合にデフォーカス量に関係のない所定量のレンズ駆動を行う理由は、そのデフォーカス量に基づくレンズ駆動量では、次の焦点検出時に、焦点評価値の変化を検出することが難しい可能性が高いからである。

いずれかの方法により、焦点検出を終えると、用いた焦点検出時の条件に基づいて、焦点検出補正値の算出を行い、焦点検出結果の補正を行う。そして、補正の施された焦点検出結果に基づき、フォーカスレンズ１０４の駆動を行い、焦点調節処理を終える。

以下、上述したＡＦ処理について、詳細に説明する。図７Ａ及び図７Ｂは、第１の実施形態における撮像装置のＡＦ動作を示すフローチャートである。この動作に関する制御プログラムは、カメラＭＰＵ１２５によって実行される。カメラＭＰＵ１２５は、ＡＦ動作を開始すると、Ｓ１においてまず被写体に対する焦点調節を行うための焦点検出領域を設定する。ここでは、例えば、図５に示したような３か所の焦点検出領域が設定されるものとする。

次にＳ２において、至近判定フラグを１に設定する。Ｓ３では、各焦点検出領域で、焦点検出に必要な信号を取得する。具体的には、撮像素子１２２で露光を行った後、撮像面位相差ＡＦ用の焦点検出領域２１８ａｈ、２１８ｂｈ、２１８ｃｈ内の焦点検出用画素の像信号を取得する。なお、ここで取得した像信号に対して、特開２０１０−１１７６７９号公報に記載されている補正処理を行ってもよい。更に、ＴＶＡＦに用いる焦点検出領域２１９ａ、２１９ｂ、２１９ｃの領域内の画素信号を取得し、焦点評価値を算出する。算出された焦点評価値は、ＲＡＭ１２５ｂに記憶される。

次に、Ｓ４において、焦点評価値のピーク（極大値）が検出されたか否かを判定する。これは、コントラスト方式の焦点検出を行うためのもので、信頼性のあるピークが検出された場合には、焦点検出を終えるため、Ｓ２０に進む。焦点評価値の信頼性は、例えば、特開２０１０−０７８８１０号公報の図１０から図１３で説明されているような方法を用いればよい。

つまり、合焦状態を示す焦点評価値が山状になっているか否かを、焦点評価値の最大値と最小値の差、一定値（ＳｌｏｐｅＴｈｒ）以上の傾きで傾斜している部分の長さ、及び傾斜している部分の勾配から判断する。これにより、ピークの信頼性判定を行うことができる。

第１の実施形態では、位相差ＡＦと併用しているため、同一の焦点検出領域や他の焦点検出領域で、より至近側の被写体の存在が確認されている場合には、信頼性のある焦点評価値ピークが検出された際であっても、焦点検出を終えずに、Ｓ５に進んでもよい。その場合、焦点評価値ピークの位置に対応するフォーカスレンズ１０４の位置を記憶しておき、以後、信頼性のある焦点検出結果が得られなかった場合に、記憶したフォーカスレンズ１０４の位置を焦点検出結果とする。また、１回目の焦点評価値の算出結果のみからではピークを検出することができないため、Ｓ５に進む。

Ｓ５において、撮像面位相差ＡＦ用の各焦点検出領域２１８ａｈ、２１８ｂｈ、２１８ｃｈについて、得られた一対の像信号のずれ量（位相差）を算出し、予め記憶されているデフォーカス量への換算係数を用いて、デフォーカス量を算出する。ここでは、算出されるデフォーカス量の信頼性も判定し、所定の信頼性を有すると判定された焦点検出領域のデフォーカス量のみを、以後のＡＦ処理で用いる。撮影レンズによるケラレの影響により、デフォーカス量が大きくなるにつれて、検出される対の像信号のずれ量は、より多くの誤差を含むようになる。そのため、算出されるデフォーカス量が大きい場合や、対の像信号の形状の一致度が低い場合、対の像信号のコントラストが低い場合には、高精度な焦点検出は不可能、言い換えると、算出されたデフォーカス量の信頼性が低い、と判断する。以下、算出されたデフォーカス量が所定の信頼性を有する場合に「デフォーカス量が算出された」と表現し、デフォーカス量が何らかの理由で算出できない、または、算出されたデフォーカス量の信頼性が低い場合に「デフォーカス量が算出できない」と表現する。

次に、Ｓ６では、Ｓ１で設定した複数の焦点検出領域２１８ａｈ、２１８ｂｈ、２１８ｃｈの全てでデフォーカス量が算出できたか否かを判断する。全ての焦点検出領域でデフォーカス量が算出できた場合にはＳ２０に進み、算出されたデフォーカス量の中で、最も至近側にある被写体を示すデフォーカス量が算出された焦点検出領域に対して、ＢＰ（ベストポイント）補正値を算出する。ここで、最も至近側の被写体を選択する理由は、一般に、撮影者がピントを合わせたい被写体が、至近側に存在することが多いためである。また、ＢＰ補正値は、記録画像の合焦位置と焦点検出結果との差を補正するためのものである。

記録画像の合焦位置と焦点検出結果との差が発生する原因としては、次の３つが主なものとして知られている。１つめは、記録画像の合焦状態を評価する空間周波数帯域と焦点検出信号の評価帯域の差により発生する誤差（以下、「空間周波数ＢＰ」と呼ぶ。）である。この誤差は、撮影光学系が球面収差を有する場合に発生する。２つめは、記録画像の鑑賞時に評価する色と焦点検出信号に用いられている色の差により発生する誤差（以下、「色ＢＰ」と呼ぶ。）である。この誤差は、撮影光学系が色収差を有する場合に発生する。３つめは、記録画像の鑑賞時に評価するコントラスト方向と焦点検出信号が評価するコントラスト方向の差により発生する誤差（以下、「縦横ＢＰ」と呼ぶ。）である。この誤差は、撮影光学系が非点収差を有するときに発生する。

以上のような要因により、発生する誤差を補正するための補正値が、ＢＰ補正値である。発生原因からも明らかなとおり、収差の発生状況により補正量が異なるため、撮影光学系の特性に応じた補正値が必要である。また、焦点検出信号の特性によっても補正値が必要である。第１の実施形態では、第１の読み出しモードまたは第２の読み出しモードで焦点検出を行う場合、また、撮像面位相差ＡＦまたはＴＶＡＦを行う場合に応じて、必要な補正量が異なる。第１の実施形態では、第２の読み出しモードで撮像面位相差ＡＦを行う場合のＢＰ補正値から、簡易的にその他の場合のＢＰ補正値を算出することにより、ＢＰ補正値の記憶容量を削減する。これにより、撮像装置のコスト低減や演算負荷の低減を行うことができる。ＢＰ補正値の算出方法の詳細については後述する。

次に、Ｓ２１では、Ｓ２０で算出されたＢＰ補正値を用いて以下の式（１）により焦点検出結果ＤＥＦ＿Ｂを補正し、ＤＥＦ＿Ａを算出する。
ＤＥＦ＿Ａ＝ＤＥＦ＿Ｂ＋ＢＰ …（１）

Ｓ２２では、式（１）で算出された補正後のデフォーカス量ＤＥＦ＿Ａに基づいてフォーカスレンズ１０４の駆動を行う（合焦制御）。
次に、Ｓ２３に進み、レンズ駆動に用いたデフォーカス量が算出された焦点検出領域に関して、表示器１２６に合焦表示を行い、ＡＦ処理を終了する。

一方、Ｓ６でデフォーカス量が算出できない焦点検出領域が存在した場合には、図７ＢのＳ７に進む。Ｓ７では、至近判定フラグが１であるか否かを判定する。至近判定フラグは、ＡＦ動作が始まってから、レンズ駆動が一度も行われていない場合に１となり、レンズ駆動が１回以上行われている場合に０となるフラグである。至近判定フラグが１である場合には、Ｓ８に進む。

Ｓ８では、全ての焦点検出領域でデフォーカス量を算出できなかった場合、もしくは、算出されたデフォーカス量のうち、最も至近側の被写体の存在を示すデフォーカス量が所定の閾値Ａ以下の場合には、Ｓ９に進む。Ｓ９では、至近側に予め決められた量、フォーカスレンズ１０４のレンズ駆動を行う。

ここでＳ８でＹｅｓの場合に、所定量のレンズ駆動を行う理由を説明する。まず、複数の焦点検出領域の中で、デフォーカス量が算出できた領域が無い場合とは、現時点では、ピント合わせを行うべき被写体が見つかっていない場合である。そのため、合焦不能であると判断する前に、全ての焦点検出領域に対して、ピント合わせを行うべき被写体の存在を確認するために、所定量のレンズ駆動を行い、後述する焦点評価値の変化を判定できるようにする。また、算出されたデフォーカス量の中で最も至近側の被写体の存在を示すデフォーカス量が所定の閾値Ａ以下の場合とは、現時点で、ほぼ合焦状態の焦点検出領域が存在している場合である。このような状況では、デフォーカス量が算出できなかった焦点検出領域に、より至近側に、現時点では検出されていない被写体がある可能性を確認するために、所定量のレンズ駆動を行い、後述する焦点評価値の変化を判定できるようにする。なお、ここでのレンズ駆動量は、撮影光学系のＦ値やレンズ駆動量に対する撮像素子面上でのピント移動量の敏感度を鑑みて定めればよい。

一方で、Ｓ８でＮｏの場合、すなわち、算出されたデフォーカス量の中で最も至近側の被写体の存在を示すデフォーカス量が所定の閾値Ａより大きい場合には、Ｓ１０に進む。この場合には、デフォーカス量が算出された焦点検出領域は存在するものの、その焦点検出領域は合焦状態ではない場合である。そのため、Ｓ１０では、算出されたデフォーカス量の中で最も至近側の被写体の存在を示すデフォーカス量に基づき、レンズ駆動を行う。

Ｓ９もしくはＳ１０にてレンズ駆動を行った後、Ｓ１１に進み、至近判定フラグを０に設定し、図７ＡのＳ３に戻る。

Ｓ７で、至近判定フラグが１ではない場合（即ち、０の場合）にはＳ１２に進む。Ｓ１２で、デフォーカス量が算出できなかった焦点検出領域に対応したＴＶＡＦ用の焦点検出領域の焦点評価値が、レンズ駆動前後で、所定の閾値Ｂ以上変化したか否かを判断する。ここでは、焦点評価値は、増加する場合も減少する場合もあるが、焦点評価値の変化量の絶対値が、所定の閾値Ｂ以上であるか否かを判断する。

Ｓ１２において、焦点評価値の変化量の絶対値が、所定の閾値Ｂ以上である場合とは、デフォーカス量は算出できないものの、焦点評価値の増減により、被写体のボケ状態の変化を検出できたことを意味している。そのため、第１の実施形態では、撮像面位相差ＡＦによるデフォーカス量が検出できない場合でも、焦点評価値の増減に基づいて被写体の存在を判定し、ＡＦ処理を継続する。これにより、デフォーカス量が大きく、撮像面位相差ＡＦでは検出できない被写体に対して、焦点調節を行うことができる。

ここで、判定に用いられる所定の閾値Ｂは、事前に行われたレンズ駆動量に応じて変更する。レンズ駆動量が大きい場合には、閾値Ｂとしてより大きい値を設定し、レンズ駆動量が小さい場合には、閾値Ｂとしてより小さい値を設定する。これは、被写体が存在する場合には、レンズ駆動量の増加に応じて、焦点評価値の変化量も増加するためである。これらのレンズ駆動量毎の閾値Ｂは、ＥＥＰＲＯＭ１２５ｃに記憶されている。

焦点評価値の変化量の絶対値が、所定の閾値Ｂ以上である場合にはＳ１３に進み、焦点評価値の変化量が閾値以上ある焦点検出領域が、無限遠側被写体の存在を示す焦点検出領域のみであるか否かを判定する。焦点検出領域が無限遠側被写体の存在を示す場合とは、レンズ駆動の駆動方向が至近方向で焦点評価値が減少、もしくは、レンズ駆動の駆動方向が無限遠方向で焦点評価値が増加した場合である。

焦点評価値の変化量が閾値Ｂ以上である焦点検出領域が、無限遠側被写体の存在を示す焦点検出領域のみでない場合にはＳ１４に進み、至近側に所定量のレンズ駆動を行う。これは、焦点評価値の変化量が閾値Ｂ以上ある焦点検出領域の中に、至近側被写体の存在を示す焦点検出領域があるためである。なお、至近側を優先する理由は上述した通りである。

一方、Ｓ１３において、焦点評価値の変化量が閾値Ｂ以上ある焦点検出領域が、無限遠側被写体の存在を示す焦点検出領域のみである場合、Ｓ１５に進む。Ｓ１５では、デフォーカス量が算出された焦点検出領域が存在するか否かを判定する。デフォーカス量が算出された焦点検出領域が存在する場合（Ｓ１５でＹｅｓ）には、焦点評価値による無限遠側被写体の存在よりも、撮像面位相差ＡＦの結果を優先するため、図７ＡのＳ２０に進む。

デフォーカス量が算出された焦点検出領域が存在しない場合（Ｓ１５でＮｏ）には、被写体の存在を示す情報が、焦点評価値の変化のみであるため、その情報を用いて、Ｓ１６で無限遠側に所定量のレンズ駆動を行う。無限遠側に所定量のレンズ駆動を行った後、図７ＡのＳ３に戻る。

なお、Ｓ１４及びＳ１６で行うレンズ駆動の駆動量は、撮像面位相差ＡＦで検出可能なデフォーカス量を鑑みて決めればよい。被写体によって検出可能なデフォーカス量は異なるが、焦点検出不可能な状態からのレンズ駆動で、被写体を検出できずに通り過ぎてしまうことがないようなレンズ駆動量を予め設定しておく。

焦点評価値の変化量の絶対値が所定の閾値Ｂ未満である場合には（Ｓ１２でＮｏ）、Ｓ１７に進む。Ｓ１７では、デフォーカス量が算出された焦点検出領域の有無を判定する。デフォーカス量が算出された焦点検出領域が無い場合にはＳ１８に進み、予め定められた定点にレンズを駆動した後、Ｓ１９に進み、表示器１２６に非合焦表示を行い、ＡＦ処理を終了する。これは、デフォーカス量が算出された焦点検出領域が無く、レンズ駆動の前後で焦点評価値の変化がある焦点検出領域も無い場合である。このような場合には、被写体の存在を示す情報が全く無いため、合焦不能として、ＡＦ処理を終了する。

一方、Ｓ１７で、デフォーカス量が算出できた焦点検出領域が有る場合には、図７ＡのＳ２０に進み、検出されたデフォーカス量の補正を行い（Ｓ２１）、Ｓ２２で合焦位置へフォーカスレンズ１０４を駆動する。その後、Ｓ２３で表示器１２６に合焦表示を行い、ＡＦ処理を終了する。

●ＢＰ補正値の算出方法
次に、図８及び図９を用いて、図７のＳ２０で行うＢＰ補正値の算出方法について説明する。図８は、図７のＳ２０で行う処理の詳細を示すＢＰ補正値を算出する流れを示したサブルーチンである。

Ｓ１００で、ＢＰ補正情報の取得を行う。焦点検出結果と記録画像の合焦位置との間の差であるＢＰ補正値は、上述の通り、撮影光学系の収差の状況や用いる焦点検出信号の特性によって値が異なる。撮影光学系の収差は、（１）撮影光学系の焦点調節状態Ｓ（フォーカス状態、ズーム状態）、（２）撮影光学系の絞り値Ｆ、（３）撮影光学系の射出瞳距離ＰＤなどの組み合わせによって、その特性が変化する。一方、焦点検出信号の特性は、（４）焦点検出領域の撮像素子の像高Ｈ、（５）撮像素子の設定瞳距離Ｄ、（６）撮像画素、焦点検出画素の画素サイズＰなどの組み合わせにより変化する。

Ｓ１００では、ＢＰ補正情報の一部として、カメラＭＰＵ１２５の要求に応じて、レンズＭＰＵ１１７を通じて、撮影光学系の焦点調節状態Ｓ、絞り値Ｆ、射出瞳距離ＰＤを取得する。また、その他のＢＰ補正情報として、カメラＭＰＵ１２５内に記憶された撮像素子１２２の設定瞳距離Ｄ、撮像画素の画素サイズＰの情報の取得を行う。

第１の実施形態では、上述の撮影光学系の収差の状況を表す変数と焦点検出信号の特性を表す変数を用いてＢＰ補正値を算出する。本第１の実施形態では、カメラＭＰＵ１２５が、可能な焦点検出方法や撮像素子１２２の読み出しモードによって異なる変数を用いて、ＢＰ補正値を算出する。

Ｓ１０１で、上述したＳ１からＳ１７の処理により信頼性のある焦点検出結果を得た時の焦点検出方法及び撮像素子１２２の読み出しモードを設定する。第１の実施形態では、下記の４つのケースがあり得る。
ケース（１）第１の読み出しモードで撮像面位相差検出式の焦点検出
ケース（２）第２の読み出しモードで撮像面位相差検出式の焦点検出
ケース（３）第１の読み出しモードでコントラスト方式の焦点検出
ケース（４）第２の読み出しモードでコントラスト方式の焦点検出

Ｓ１０１では、上記４つのケースの中から、現在得ている焦点検出結果がどの場合を用いているかを設定する。

次に、Ｓ１０２では、Ｓ１０１で設定した状態に合わせたＢＰ補正値を算出する。以下、補正値の算出方法について、詳しく説明する。同じ撮影光学系の収差状況で、ＢＰ補正値の絶対値は、上記４つのケースの中でケース（２）の場合が最も大きくなる。これは、ケース（２）では、ケース（１）とは読み出しモードが異なるために、焦点検出信号が評価する空間周波数帯域が低くなるためである。また、ケース（２）では、ケース（４）とは読み出しモードは同じであるが、撮像面位相差ＡＦの場合、位相差検出特有の誤差が発生するため、ＴＶＡＦと比較して同等以上の誤差が発生する。また、ケース（３）は、読み出しモードの観点でも、焦点検出方式の観点でも、ＢＰ補正値の絶対値は最小となる。第１の実施形態では、上記４つのケースにおいて、各々にＢＰ補正値を算出する構成としたが、ＢＰ補正値の大きさによって、一部のみ補正を行ってもよい。第１の実施形態では、ＢＰ補正値の絶対値が最も大きくなり得る場合の補正誤差が小さくなるように補正を行う。許容錯乱円から求まる許容されるピントずれ量に対して、ＢＰ補正誤差の許容量を、他の誤差要因を鑑みて、設定することができる。ＢＰ補正値として算出される補正量が、許容されるＢＰ補正誤差より小さい場合には、ＢＰ補正値の算出を省略することにより、演算量の低減を図ることができる。

第１の実施形態では、ＢＰ補正値の絶対値が最も大きくなり得る場合の補正誤差が小さくなるように補正を行う。ＢＰ補正値の絶対値が大きくなる場合には、良好な補正精度で補正を行わなければ、ＢＰ補正誤差が許容量の範囲内に収めることができない。一般に、補正対象となる量が大きければ大きいほど、補正誤差も大きくなりがちである。そのため、本実施形態では、ＢＰ補正値の絶対値が最も大きくなるケース（上記ケース（２））の補正誤差が小さくなるよう、高精度な補正値が得られる補正値演算を行う。

以下に上述した４つのケースにそれぞれ対応するＢＰ補正値（ＢＰ１、ＢＰ２、ＢＰ３、ＢＰ４）の算出方法を説明する。まず、ＢＰ補正値の絶対値が最も大きくなるケース（２）でのＢＰ補正値ＢＰ２の算出方法について説明する。まず、Ｓ１０１でレンズＭＰＵ１１７を通じて得た情報とカメラＭＰＵ１２５内から得た情報を用いて、上述した６つの変数の内、５つの変数Ｓ、Ｆ、ＰＤ、Ｄ、Ｐに応じて、６つの補正値算出係数を選択する。なお、係数は、予めカメラＭＰＵ１２５内のＲＡＭ１２５ｂに記憶されている。ここで、選択した６つの補正値算出係数をＣ０（Ｓ，Ｆ，ＰＤ，Ｄ，Ｐ）、Ｃ１（Ｓ，Ｆ，ＰＤ，Ｄ，Ｐ）、Ｃ２（Ｓ，Ｆ，ＰＤ，Ｄ，Ｐ）、Ｃ３（Ｓ，Ｆ，ＰＤ，Ｄ，Ｐ）、Ｃ４（Ｓ，Ｆ，ＰＤ，Ｄ，Ｐ）、Ｃ５（Ｓ，Ｆ，ＰＤ，Ｄ，Ｐ）と表す。

なお、補正値算出係数は、レンズメモリ１１８に記憶してもよい。その場合、カメラＭＰＵ１２５は、焦点検出信号の特性に関する情報をレンズＭＰＵ１１７に通信により送信し、レンズＭＰＵ１１７はレンズメモリ１１８内の情報と合わせて、６つの補正値算出係数をカメラＭＰＵ１２５に送信してもよい。

次に、焦点検出領域の像高Ｈを撮像素子上の像高（ｘ、ｙ）として、像高に応じたＢＰ補正値ＢＰ２を式（２）により算出する。
ＢＰ２＝Ｃ₀+Ｃ₁ｘ²+Ｃ₂ｙ²+Ｃ_３ｘ^４+Ｃ_４ｘ²ｙ²＋Ｃ₅ｙ^４ …（２）

式（２）により、ケース（２）の場合のＢＰ補正値が算出される。ケース（２）は、上述の通り最もＢＰ補正値の絶対値が大きくなる場合なので、補正誤差も大きくなりやすい。そのため、ＢＰ補正値ＢＰ２を決定する、各種の変数に対して誤差が小さくなるようにＢＰ補正値ＢＰ２を優先して、式（２）の近似式を用いて算出する。
次に、ケース（１）、（３）、（４）の場合のＢＰ補正値ＢＰ１、ＢＰ３、ＢＰ４の算出方法を説明する。これらのＢＰ補正値は、ケース（２）の場合に比べて、補正すべきＢＰ補正量が小さいため、式（２）で求まるＢＰ２の値を用いて、簡易的に算出する。補正値算出の際には、対応するケース（１）、（３）、（４）それぞれについて、上述した６つの変数の内、２つの変数Ｓ、Ｆに応じて、２つのオフセット成分と１つのゲイン成分を選択する。そして、選択したオフセット成分Ｏ₁（Ｓ，Ｆ）、Ｏ₂（Ｓ，Ｆ）、Ｏ₃（Ｓ，Ｆ）、Ｏ₄（Ｓ，Ｆ）、Ｏ₅（Ｓ，Ｆ）、Ｏ₆（Ｓ，Ｆ）とゲイン成分Ｇ₁（Ｓ，Ｆ）、Ｇ₂（Ｓ，Ｆ）、Ｇ₃（Ｓ，Ｆ）を用いて調整を行う。これらのオフセット成分やゲイン成分は、カメラＭＰＵ１２５内に記憶されているか、もしくは、レンズメモリ１１８に記憶されており、通信によりカメラＭＰＵ１２５は情報を取得する。
ＢＰ１＝（ＢＰ２−Ｏ₁）×Ｇ₁＋Ｏ₂ …（３）
ＢＰ３＝（ＢＰ２−Ｏ₃）×Ｇ₂＋Ｏ₄ …（４）
ＢＰ４＝（ＢＰ２−Ｏ₅）×Ｇ₃＋Ｏ₆ …（５）

なお、第１の実施形態では、像高によって変わらない値として、オフセット成分Ｏ₁〜Ｏ₆、ゲイン成分Ｇ₁〜Ｇ₃を用いた調整を行ったが、近似式などを用いて、像高毎に異なる変数としてもよい。
上述の通り、ＢＰ補正量の発生要因は、空間周波数ＢＰと色ＢＰと縦横ＢＰが主たる要因である。撮影光学系が同じ場合、焦点検出信号に用いられる色が同じであれば、焦点検出方法や撮像素子１２２の読み出しモードが異なっても、色ＢＰや縦横ＢＰの発生量は変わらない。そのため、この２つの要因による誤差を主に調整するために、オフセット成分を用いている。一方で、空間周波数ＢＰは、焦点検出信号の評価する空間周波数帯域によって発生量が変化するため、撮像素子１２２の読み出しモードの変更によって値が変わる。撮像素子１２２の読み出しモードの違いにより画素ピッチが大きくなったり、焦点検出信号に処理されているバンドパスフィルターの評価帯域が低くなったりするほど、空間周波数ＢＰ量は大きくなる。そのため、ＢＰ補正値ＢＰ２に含まれる空間周波数ＢＰ量をゲイン成分として絶対値が１以下の値を乗じることによって値を小さくし、ＢＰ補正値ＢＰ１、ＢＰ３、ＢＰ４を算出する。

図９を用いてＢＰ補正値ＢＰ２からＢＰ補正値ＢＰ３を精度よく算出する方法について説明する。図９はＢＰ補正値ＢＰ２とＢＰ補正値ＢＰ３のＢＰ補正量を示している。ＢＰ補正値ＢＰ２は縦横ＢＰ２−１と色ＢＰ２−２と空間周波数ＢＰ２−３の和として示されている。ＢＰ補正値ＢＰ３は縦横ＢＰ３−１と色ＢＰ３−２と空間周波数ＢＰ３−３の和として示されている。

焦点検出方式や撮像素子１２２の読み出しモードは異なるが、縦横ＢＰの量はほぼ変わらないため、縦横ＢＰ２−１と縦横ＢＰ３−１はおおむね同量である。一方、図９では、焦点検出信号として、撮像面位相差ＡＦでは、輝度信号Ｙを用いて、ＴＶＡＦではＧ（緑）信号を用いた場合を示している。そのため、色ＢＰ２−２に対して色ＢＰ３−２は値が大きくなっている。さらに、撮像素子１２２の読み出しモードが異なるため、空間周波数ＢＰに関して、空間周波数ＢＰ２−３は空間周波数ＢＰ３−３より値が大きくなっている。

このような場合にＢＰ補正値ＢＰ２からＢＰ補正値ＢＰ３を算出するためには、オフセット成分Ｏ₃として、縦横ＢＰ２−１と色ＢＰ２−２の和に相当した値を持てばよい。そして、ゲイン成分Ｇ₂として、空間周波数ＢＰ２−３に対する空間周波数ＢＰ３−３の比に相当した値を持てばよい。さらに、オフセット成分Ｏ₄として、縦横ＢＰ３−１と色ＢＰ３−２の和に相当した値を持てばよい。これらのオフセット成分、ゲイン成分を用いることにより、ＢＰ補正値ＢＰ３は式（４）により十分に高精度な補正を行うことができる。

なお、焦点検出信号に用いられる色が同じ場合や縦横ＢＰ補正値が小さい場合などには、ＢＰ補正値ＢＰ１、ＢＰ３、ＢＰ４を算出する際に用いられる２つのオフセット成分は同じ値を有してもよい。

Ｓ１０２では、Ｓ１０１で設定された焦点検出方法及び読み出しモードに対応するＢＰ補正値を、上述した方法により算出する。

このように簡易的にＢＰ補正値ＢＰ１、ＢＰ３、ＢＰ４は算出されるため、ＢＰ補正値の精度はＢＰ２には劣るが、必要なＢＰ補正量が小さいため、焦点検出精度に与える影響は小さく、十分に高精度な焦点検出を行うことができる。一方で、ＢＰ補正値ＢＰ１、ＢＰ３、ＢＰ４の算出に必要な情報は、オフセット成分とゲイン成分のみで済むため、データの記憶容量の低減、ＢＰ補正値演算負荷を低減することができる。

なお、ゲイン成分は、１以下の値を乗じて、より小さいＢＰ補正値を算出する際に用いるのが望ましいが、ＢＰ補正値の算出方法はこれに限らない。撮影状況が暗い場合などは、焦点検出信号のＳ／Ｎ比が悪化するため、Ｓ／Ｎ比向上のために焦点検出信号の評価する空間周波数帯域を下げる場合がある。このような場合には、空間周波数ＢＰの量は大きくなるため、ゲイン成分として１より大きい値を乗じて補正してもよい。

また、上述の説明では、主に補正値の計算をカメラＭＰＵ１２５で行ったが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、レンズＭＰＵ１１７で補正値の計算を行ってもよい。その場合には、カメラＭＰＵ１２５から、レンズＭＰＵ１１７に対して、各種情報を送信し、レンズＭＰＵ１１７内でＢＰ補正値の算出を行ってもよい。その場合には、図７のＳ２２で、カメラＭＰＵ１２５から送信された合焦位置に対して、レンズＭＰＵ１１７が補正を施して、レンズ駆動を行えばよい。

また、第１の実施形態では、撮影光学系の特性に起因する誤差を最も生じやすいケース（２）のＢＰ補正値を基準となる補正値（基準補正値）として、ケース（１）、（３）、（４）のＢＰ補正値ＢＰ１、ＢＰ３、ＢＰ４を簡易的に算出する場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、例えば、撮像装置が対応可能な複数の読み出し方法と複数の焦点検出方法の組み合わせのうち、予め決められた組み合わせについて基準となる補正値（基準補正値）を求めるようにしてもよい。そして、この場合、その他の組み合わせのＢＰ補正値については、上述したようにオフセット成分及びゲイン成分を用いて簡易的に算出すればよい。

＜第２の実施形態＞
次に、図１０を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態との主な違いは、複数の種類のカメラ本体によって、焦点検出方式や撮像素子の読み出しモードなどが異なる点である。第１の実施形態では、１種類のカメラ本体内に、複数の焦点検出方式や撮像素子の読み出しモードが存在し、各々に対応したＢＰ補正値を用いて焦点検出結果の補正を行った。第２の実施形態では、焦点検出方式や撮像素子の読み出しモードなどが異なるカメラ間でも、ＢＰ補正を行うことを可能にする。

なお、第２の実施形態における撮像装置の基本的な構成、焦点検出方式、焦点検出処理及びＢＰ補正値の算出方法は、上述した第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

以下、第２の実施形態における撮像システムのレンズユニットと複数の種類の着脱可能なカメラ本体の間でやり取りされる情報について説明する。なお、複数の種類のカメラ本体であることを示すために、以下、カメラ本体１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃと記す。

図１０は、撮像システムにおけるレンズユニット１００と、着脱可能なカメラ本体１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃを示している。レンズユニット１００内のレンズメモリ１１８には、ＢＰ補正値を算出するための係数として、第１の実施形態の式（２）で用いた６つの補正値算出係数（Ｃ₀〜Ｃ₅）と、焦点検出方式や撮像素子の読み出しモードに対応したオフセット成分、ゲイン成分（Ｏ₁〜Ｏ₄、Ｇ₁、Ｇ₂）を記憶している。

カメラ本体１２０ａは、第２の読み出しモードで撮像面位相差ＡＦを行うものとする。また、カメラ本体１２０ｂは、第１の読み出しモードで撮像面位相差ＡＦを行うものとし、カメラ本体１２０ｃは、第１の読み出しモードでＴＶＡＦを行うものとする。

カメラ本体１２０ａにレンズユニット１００が装着された場合、カメラ本体１２０ａのカメラＭＰＵ１２５は、ＢＰ補正値を算出する際に、補正値算出係数（Ｃ₀〜Ｃ₅）を通信により取得する。その後、第１の実施形態の式（２）によりＢＰ補正値を算出する。

カメラ本体１２０ｂにレンズユニット１００が装着された場合、カメラ本体１２０ｂのカメラＭＰＵ１２５は、ＢＰ補正値を算出する際に、補正値算出係数（Ｃ₀〜Ｃ₅）とオフセット成分、ゲイン成分（Ｏ₁、Ｏ₂、Ｇ₁）を通信により取得する。その後、第１の実施形態で説明した式（２）及び式（３）によりＢＰ補正値を算出し、調整する。

カメラ本体１２０ｃにレンズユニット１００が装着された場合、カメラ本体１２０ｃのカメラＭＰＵ１２５は、ＢＰ補正値を調整する際に、補正値算出係数（Ｃ₀〜Ｃ₅）とオフセット成分、ゲイン成分（Ｏ₃、Ｏ₄、Ｇ₂）を通信により取得する。その後、第１の実施形態の式（２）及び式（４）によりＢＰ補正値を算出する。

このように構成することにより、一つのレンズユニットに対して、複数の種類のカメラ本体が装着された場合にも、比較的簡易な構成で、高精度にＢＰ補正を行うことができる。

なお、上記第１及び第２の実施形態では、読み出しモードと焦点検出方法との組み合わせに応じてＢＰ補正値を算出する場合について説明したが、焦点検出方法のみに応じてＢＰ補正値を算出するようにしてもよい。

１００：レンズユニット、１０４：フォーカスレンズ群、１１３：フォーカスアクチュエータ、１１７：レンズＭＰＵ、１１８：レンズメモリ、１２０：カメラ本体、１２２：撮像素子、１２５：カメラＭＰＵ、１２５ａ：ＲＡＭ、１２９：撮像面位相差焦点検出部、１３０：ＴＶＡＦ焦点検出部

Claims (22)

1. 撮像素子から出力された信号に基づいて、複数の異なる焦点検出方法のいずれかを用いて、撮影光学系を合焦状態に制御するための評価値を検出する焦点検出手段と、
   前記評価値を、検出に用いられた焦点検出方法に応じて補正する補正手段と、
   前記複数の異なる焦点検出方法のうち、予め決められた焦点検出方法を用いて検出された評価値を補正するための基準補正値を算出するための情報と、前記予め決められた焦点検出方法を除く焦点検出方法を用いて検出された評価値を補正するための補正値を、前記基準補正値から算出するための情報とを記憶した記憶手段とを有し、
   前記補正手段は、前記記憶手段に記憶された情報を用いて、前記評価値を補正するための補正値を算出して、前記補正を行うことを特徴とする撮像装置。
2. 前記基準補正値を算出するための情報は、前記撮像素子の特性及び撮影時の前記撮影光学系の状態に応じて、前記複数の焦点検出方法の間で互いに異なる情報であって、前記補正値を算出するための情報は、撮影時の前記撮影光学系の状態に応じて、前記複数の焦点検出方法の間で互いに異なる情報であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記予め決められた焦点検出方法は、前記評価値に基づいて制御された前記撮影光学系の位置と、前記撮像素子から出力された信号により構成された画像が合焦している場合の前記撮影光学系の位置との差が最も生じやすい焦点検出方法であることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記補正手段は、更に、焦点検出を行う焦点検出領域の像高に基づいて、前記基準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。
5. 前記撮像素子の特性は、前記撮像素子に設定された瞳距離と、前記撮像素子の画素サイズの少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項２または３に記載の撮像装置。
6. 前記撮影光学系の状態は、焦点調節状態、絞り値、射出瞳距離の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項２、３、５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記撮像素子は、１つのマイクロレンズに対して複数の光電変換部を有し、位相差検出用の信号を出力する複数の画素を備え、
   前記焦点検出手段に用いられる複数の焦点検出方法は、前記位相差検出用の信号に基づいて行われる位相差方式の焦点検出方法を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記焦点検出手段に用いられる前記複数の焦点検出方法は、前記撮像素子から得られる信号のコントラストに基づいて行われるコントラスト方式の焦点検出方法を含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 異なる解像度で読み出し可能な撮像素子と、
   前記撮像素子から出力された信号に基づいて、複数の異なる焦点検出方法のいずれかを用いて、撮影光学系を合焦状態に制御するための評価値を検出する焦点検出手段と、
   前記評価値を、撮影時の解像度及び検出に用いられた焦点検出方法の組み合わせに応じて補正する補正手段と、
   前記異なる解像度及び前記複数の異なる焦点検出方法の複数の組み合わせのうち、予め決められた組み合わせで検出された評価値を補正するための基準補正値を算出するための情報と、前記予め決められた組み合わせを除く組み合わせで検出された評価値を補正するための補正値を、前記基準補正値から算出するための情報とを記憶した記憶手段とを有し、
   前記補正手段は、前記記憶手段に記憶された情報を用いて、前記評価値を補正するための補正値を算出して、前記補正を行うことを特徴とする撮像装置。
10. 前記基準補正値を算出するための情報は、前記撮像素子の特性及び撮影時の前記撮影光学系の状態に応じて、前記複数の組み合わせの間で互いに異なる情報であって、前記補正値を算出するための情報は、撮影時の前記撮影光学系の状態に応じて、前記複数の組み合わせの間で互いに異なる情報であることを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
11. 前記予め決められた組み合わせは、前記評価値に基づいて制御された前記撮影光学系の位置と、前記撮像素子から出力された信号により構成された画像が合焦状態にある場合の前記撮影光学系の位置との差が最も生じやすい組み合わせであることを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
12. 前記補正手段は、更に、焦点検出を行う焦点検出領域の像高に基づいて、前記基準補正値を算出することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の撮像装置。
13. 前記撮像素子の特性は、前記撮像素子に設定された瞳距離と、前記撮像素子の画素サイズの少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１０または１１に記載の撮像装置。
14. 前記撮影光学系の状態は、焦点調節状態、絞り値、射出瞳距離の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１０、１１、１３のいずれか１項に記載の撮像装置。
15. 前記撮像素子は、１つのマイクロレンズに対して複数の光電変換部を有し、位相差検出用の信号を出力する複数の画素を備え、
    前記焦点検出手段に用いられる複数の焦点検出方法は、前記位相差検出用の信号に基づいて行われる位相差方式の焦点検出方法を含むことを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の撮像装置。
16. 前記焦点検出手段に用いられる前記複数の焦点検出方法は、前記撮像素子から得られる信号のコントラストに基づいて行われるコントラスト方式の焦点検出方法を含むことを特徴とする請求項９乃至１５のいずれか１項に記載の撮像装置。
17. 撮影光学系と撮像装置とを含む撮像システムにおいて、
    前記撮像装置が、
    撮像素子から出力された信号に基づいて、撮影光学系を合焦状態に制御するための評価値を検出する焦点検出手段と、
    前記評価値を、検出に用いられた焦点検出方法に応じて補正する補正手段とを有し、
    前記撮影光学系が、
    複数の異なる焦点検出方法のうち、予め決められた焦点検出方法を用いて検出された評価値を補正するための基準補正値を算出するための情報と、前記予め決められた焦点検出方法を除く焦点検出方法を用いて検出された評価値を補正するための補正値を、前記基準補正値から算出するための情報とを記憶した記憶手段とを有し、
    前記撮影光学系は、前記記憶手段に記憶された情報のうち、前記焦点検出手段が検出に用いた焦点検出方法に応じた情報を前記撮像装置に出力し、
    前記補正手段は、前記撮影光学系から出力された情報を用いて、前記評価値を補正するための補正値を算出して、前記補正を行うことを特徴とする撮像システム。
18. 撮影光学系と撮像装置とを含む撮像システムにおいて、
    前記撮像装置が、
    異なる解像度で読み出し可能な撮像素子と、
    前記撮像素子から出力された信号に基づいて、撮影光学系を合焦状態に制御するための評価値を検出する焦点検出手段と、
    前記評価値を、撮影時の解像度及び検出に用いられた焦点検出方法に応じて補正する補正手段とを有し、
    前記撮影光学系が、
    複数の異なる解像度と複数の異なる焦点検出方法の複数の組み合わせのうち、予め決められた組み合わせで検出された評価値を補正するための基準補正値を算出するための情報と、前記予め決められた組み合わせを除く組み合わせで検出された評価値を補正するための補正値を、前記基準補正値から算出するための情報とを記憶した記憶手段とを有し、
    前記撮影光学系は、前記記憶手段に記憶された情報のうち、前記撮像装置で用いられた組み合わせに応じた情報を前記撮像装置に出力し、
    前記補正手段は、前記撮影光学系から出力された情報を用いて、前記評価値を補正するための補正値を算出して、前記補正を行うことを特徴とする撮像システム。
19. 焦点検出手段が、撮像素子から出力された信号に基づいて、複数の異なる焦点検出方法のいずれかを用いて、撮影光学系を合焦状態に制御するための評価値を検出する焦点検出工程と、
    前記複数の異なる焦点検出方法のうち、予め決められた焦点検出方法を用いて検出された評価値を補正するための基準補正値を算出するための情報と、前記予め決められた焦点検出方法を除く焦点検出方法を用いて検出された評価値を補正するための補正値を、前記基準補正値から算出するための情報とを記憶した記憶手段から、取得手段が、前記焦点検出工程で用いられた焦点検出方法に応じた情報を取得する取得工程と、
    補正手段が、前記取得工程で取得した情報を用いて、前記評価値を補正するための補正値を算出する算出工程と、
    前記補正手段が、前記検出された評価値を、前記算出された補正値を用いて補正する補正工程と
    を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
20. 前記取得工程では、前記撮影光学系に設けられた前記記憶手段から、前記情報を取得することを特徴とする請求項１９に記載の撮像装置の制御方法。
21. 焦点検出手段が、異なる解像度で読み出し可能な撮像素子から出力された信号に基づいて、複数の異なる焦点検出方法のいずれかを用いて、撮影光学系を合焦状態に制御するための評価値を検出する焦点検出工程と、
    前記異なる解像度及び前記複数の異なる焦点検出方法の複数の組み合わせのうち、予め決められた組み合わせで検出された評価値を補正するための基準補正値を算出するための情報と、前記予め決められた組み合わせを除く組み合わせで検出された評価値を補正するための補正値を、前記基準補正値から算出するための情報とを記憶した記憶手段から、取得手段が、前記焦点検出工程で用いられた組み合わせに応じた情報を取得する取得工程と、
    補正手段が、前記取得工程で取得した情報を用いて、前記評価値を補正するための補正値を算出する算出工程と、
    前記補正手段が、前記検出された評価値を、前記算出された補正値を用いて補正する補正工程と
    を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
22. 前記取得工程では、前記撮影光学系に設けられた前記記憶手段から、前記情報を取得することを特徴とする請求項２１に記載の撮像装置の制御方法。

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