WO2014080674A1 - 撮像装置、デフォーカス量演算方法、及び撮像光学系 - Google Patents

撮像装置、デフォーカス量演算方法、及び撮像光学系 Download PDF

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和紀 井上
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    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
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    • H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
    • H04N25/134—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on three different wavelength filter elements
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    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/703—SSIS architectures incorporating pixels for producing signals other than image signals
    • H04N25/704—Pixels specially adapted for focusing, e.g. phase difference pixel sets

Definitions

  • the present invention relates to an imaging apparatus, a defocus amount calculation method, and an imaging optical system.
  • an imaging device In recent years, with the increase in the resolution of solid-state imaging devices such as CCD (Charge Coupled Device) image sensors and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensors, mobile phones such as digital still cameras, digital video cameras, and smartphones, PDA (Personal Digital). Demand for information equipment having a photographing function such as an assistant (mobile information terminal) is rapidly increasing. Note that an information device having the above imaging function is referred to as an imaging device.
  • CCD Charge Coupled Device
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • These imaging apparatuses employ a contrast AF (Auto Focus) method or a phase difference AF method as a focus control method for detecting a distance to a main subject and focusing on the subject. Since the phase difference AF method can detect the in-focus position at a higher speed than the contrast AF method, it is widely used in various imaging devices (see Patent Documents 1 to 3).
  • a contrast AF Auto Focus
  • a phase difference AF method can detect the in-focus position at a higher speed than the contrast AF method, it is widely used in various imaging devices (see Patent Documents 1 to 3).
  • Patent Document 1 discloses an imaging apparatus that performs phase difference AF using a signal read from a pixel for phase difference detection, with some of the pixels of the image sensor as pixels for phase difference detection. Patent Document 1 describes that a gain difference due to lens vignetting occurs between a pair of image signals for which a phase difference is to be calculated, and in each pixel of a pair of image signals whose phases are matched. A method for correcting this gain difference based on the pixel output ratio distribution is described.
  • Patent Documents 2 and 3 disclose an imaging apparatus that improves AF accuracy by performing phase difference AF after correcting data that causes a decrease in phase difference AF accuracy using a correction value generated for each lens. Is described.
  • the phase difference detection pixel includes a right pixel that detects light that has passed through, for example, the right half of the pupil region of the photographing optical system, and a left pixel that detects light that has passed through, for example, the left half of the pupil region of the photographing optical system. At least two types are used.
  • the right and left pixels differ in sensitivity even if the image height of the image sensor (distance from the point where it intersects the optical axis of the imaging optical system in the area where the pixels are located) is the same due to the difference in incident angle sensitivity characteristics. Will occur. That is, there is a level difference between the output signals of the pair of phase difference detection pixels arranged in close proximity.
  • Patent Document 1 discloses a method of obtaining a gain difference between a pair of image signals from a pair of image signals obtained by imaging and correcting the gain difference. However, since this method obtains the gain difference from the signal obtained by imaging, the amount of calculation until the gain difference is corrected increases, and the AF speed decreases.
  • Patent Documents 2 and 3 do not consider the correction of the level difference of the output signal of the phase difference detection pixel pair.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and improves the phase difference AF speed and the phase difference AF accuracy by accurately correcting the level difference of the output signals of the pair of phase difference detection pixels with a simple configuration. It is an object of the present invention to provide an imaging device and a defocus amount calculation method that can perform this.
  • An imaging apparatus is an imaging apparatus in which an imaging optical system is detachable, and includes a plurality of imaging pixels that capture an image formed by a light beam that has passed through a pupil region of the imaging optical system, and the imaging optical system.
  • a plurality of first phase difference detection pixels that capture one of a pair of images formed by a pair of light beams that have passed through different parts of the pupil region, and a plurality of second positions that capture the other of the pair of images
  • the imaging element including the light receiving surface on which the phase difference detection pixels are arranged, and the information on the different incident light beam angles at arbitrary positions in the shift direction of the pair of images on the light receiving surface, the first position at the arbitrary position.
  • the sensitivity ratio between one phase difference detection pixel and the imaging pixel adjacent thereto, and the sensitivity between the second phase difference detection pixel located at the arbitrary position and the imaging pixel adjacent thereto The first note that stores sensitivity ratio data indicating the ratio
  • the imaging optical system includes information on incident light angle of a light beam incident through the imaging optical system at each of at least two positions in the displacement direction of the light receiving surface.
  • a second storage unit for storing each optical condition of the system is provided, and the information on the incident ray angle at the at least two positions corresponding to the set optical condition is acquired from the second storage unit and acquired.
  • the first phase difference detection pixel and the first phase difference detection pixel are disposed in proximity to the first phase difference detection pixel.
  • the defocus amount calculation method of the present invention is a defocus amount calculation method by an imaging device to which an imaging optical system can be attached and detached, wherein the imaging device is an image formed by a light beam that has passed through the pupil region of the imaging optical system.
  • An image pickup device including a light receiving surface on which a plurality of second phase difference detection pixels for picking up the other of the pair of images is disposed, and different incident light rays at arbitrary positions in the shift direction of the pair of images on the light receiving surface.
  • a first storage unit that stores sensitivity ratio data indicating a sensitivity ratio with the imaging pixel, and the imaging optical system includes the imaging at each of at least two positions in the shift direction of the light receiving surface.
  • a second storage unit that stores information on an incident light angle of a light beam incident through the optical system for each optical condition of the imaging optical system is provided, and the at least two positions corresponding to the set optical condition Using the sensitivity ratio data stored in the first storage unit corresponding to each of the plurality of information on the incident light beam angles obtained from the second storage unit.
  • Use the output signal of In which and a defocus amount calculation step of calculating a defocus amount Te.
  • the imaging optical system of the present invention is an imaging optical system that is mounted on an imaging apparatus having a mount mechanism, and includes the second storage unit.
  • an imaging apparatus and a defocus amount capable of accurately correcting a level difference of output signals of a pair of phase difference detection pixels with a simple configuration to improve phase difference AF speed and phase difference AF accuracy.
  • An arithmetic method can be provided.
  • FIG. 1 The figure which shows schematic structure of the digital camera as an example of the imaging device for describing one Embodiment of this invention
  • the elements on larger scale which show the plane structure of the solid-state image sensor 5 mounted in the digital camera shown in FIG. 1 is a schematic plan view showing the overall configuration of a solid-state imaging device 5 mounted on the digital camera shown in FIG.
  • the figure for demonstrating the incident ray angle in the arbitrary positions in the row direction X of the solid-state image sensor 5 The figure which shows an example of the table memorize
  • movement of the digital camera shown in FIG. The figure for demonstrating the linear interpolation process of the sensitivity ratio of the digital camera shown in FIG.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a digital camera as an example of an imaging apparatus for explaining an embodiment of the present invention.
  • the digital camera shown in FIG. 1 includes a lens device 100 as an imaging optical system and a camera body 200 including a mount mechanism (not shown) on which the lens device 100 is mounted.
  • the lens apparatus 100 includes a photographing lens 1 including a focus lens, a zoom lens, and the like, an aperture 2, a memory 3, a lens driving unit 8, and a lens driving unit 9.
  • the lens device 100 can be attached to and detached from the camera body, and can be replaced with another one.
  • the memory 3 can be accessed by a system control unit 11 described later of the camera body 200.
  • the camera body 200 includes a CCD type or CMOS type solid-state imaging device 5 provided behind the lens device 100, and an analog signal that performs analog signal processing such as correlated double sampling processing connected to the output of the solid-state imaging device 5.
  • a processing unit 6 and an A / D conversion circuit 7 that converts an analog signal output from the analog signal processing unit 6 into a digital signal are provided.
  • the analog signal processing unit 6 and the A / D conversion circuit 7 are controlled by the system control unit 11.
  • the analog signal processing unit 6 and the A / D conversion circuit 7 may be built in the solid-state imaging device 5.
  • a system control unit 11 that performs overall control of the entire electric control system of the digital camera controls the lens driving unit 8 to adjust the position of the focus lens included in the photographing lens 1 or the position of the zoom lens included in the photographing lens 1. Make adjustments. Further, the system control unit 11 adjusts the exposure amount by controlling the aperture amount of the aperture 2 via the aperture drive unit 9.
  • system control unit 11 drives the solid-state imaging device 5 via the imaging device driving unit 10 and outputs a subject image captured through the photographing lens 1 as a captured image signal.
  • An instruction signal from the user is input to the system control unit 11 through the operation unit 14.
  • the electric control system of the digital camera further performs interpolation calculation and gamma correction calculation on the main memory 16, the memory control unit 15 connected to the main memory 16, and the captured image signal output from the A / D conversion circuit 7. And a digital signal processing unit 17 that generates captured image data by performing RGB / YC conversion processing and the like, and the captured image data generated by the digital signal processing unit 17 is compressed into a JPEG format or the compressed image data is expanded.
  • a display control unit 22 to be connected.
  • the memory control unit 15, digital signal processing unit 17, compression / decompression processing unit 18, defocus amount calculation unit 19, external memory control unit 20, and display control unit 22 are mutually connected by a control bus 24 and a data bus 25. It is controlled by a command from the system control unit 11.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view showing a planar configuration of the solid-state imaging device 5 mounted on the digital camera shown in FIG.
  • the solid-state imaging device 5 includes a large number of pixels 51 (each square block in the figure) arranged two-dimensionally in a row direction X and a column direction Y orthogonal thereto. Although all the pixels 51 are not shown in FIG. 2, in reality, about several million to several tens of thousands of pixels 51 are two-dimensionally arranged.
  • an output signal is obtained from each of the large number of pixels 51. This set of output signals is referred to as a captured image signal in this specification.
  • Each pixel 51 includes a photoelectric conversion unit such as a photodiode and a color filter formed above the photoelectric conversion unit.
  • a pixel “R” is attached to the pixel 51 including a color filter that transmits red light
  • a letter “G” is attached to the pixel 51 that includes a color filter that transmits green light.
  • the pixel 51 including the color filter that passes through is marked with the letter “B”.
  • the large number of pixels 51 is an array in which a plurality of pixel rows including a plurality of pixels 51 arranged in the row direction X are arranged in the column direction Y. Then, the odd-numbered pixel rows and the even-numbered pixel rows are shifted in the row direction X by about 1 ⁇ 2 of the arrangement pitch of the pixels 51 of each pixel row.
  • the array of color filters included in each pixel 51 of the odd-numbered pixel row is a Bayer array as a whole. Further, the color filter array included in each pixel 51 of the even-numbered pixel row is also a Bayer array as a whole.
  • the pixels 51 in the odd-numbered rows and the pixels 51 adjacent to the lower right of the pixels 51 and detecting the same color light as the pixels 51 form a pair pixel.
  • the solid-state imaging device 5 having such a pixel arrangement, it is possible to increase the sensitivity of the camera by adding the output signals of the two pixels 51 that constitute the paired pixels, or the two pixels 51 that constitute the paired pixels. By changing the exposure time and adding the output signals of the two pixels 51, the camera can have a wide dynamic range.
  • some of the large number of pixels 51 are phase difference detection pixels.
  • the phase difference detection pixels include a plurality of phase difference detection pixels 51R and a plurality of phase difference detection pixels 51L.
  • the plurality of phase difference detection pixels 51R receive one of a pair of light beams that have passed through different portions of the pupil region of the photographing lens 1 (for example, a light beam that has passed through the right half of the pupil region) and output a signal corresponding to the amount of light received. To do. That is, the plurality of phase difference detection pixels 51R provided in the solid-state imaging device 5 capture an image formed by one of the pair of light beams.
  • the plurality of phase difference detection pixels 51L receive the other of the pair of light beams (for example, a light beam that has passed through the left half of the pupil region) and output a signal corresponding to the amount of light received. That is, the plurality of phase difference detection pixels 51L provided in the solid-state imaging device 5 capture an image formed by the other of the pair of light beams.
  • a plurality of pixels 51 (hereinafter referred to as imaging pixels) other than the phase difference detection pixels 51R and 51L capture an image formed by a light beam that has passed through almost all of the pupil region of the photographing lens 1. It becomes.
  • a light shielding film is provided above the photoelectric conversion unit of the pixel 51, and an opening that defines a light receiving area of the photoelectric conversion unit is formed in the light shielding film.
  • the center of the aperture of the imaging pixel 51 coincides with the center of the photoelectric conversion unit of the imaging pixel 51 (the center of the square block).
  • the center of the photoelectric conversion unit of the imaging pixel 51 the center of the square block.
  • FIG. 2 in order to simplify the drawing, only a part of the imaging pixel 51 is illustrated with an opening a.
  • the center of the opening (indicated by symbol c in FIG. 2) of the phase difference detection pixel 51R is eccentric to the right with respect to the center of the photoelectric conversion unit of the phase difference detection pixel 51R.
  • the center of the opening (indicated by symbol b in FIG. 2) of the phase difference detection pixel 51L is eccentric to the left with respect to the center of the photoelectric conversion unit of the phase difference detection pixel 51L.
  • a part of the pixel 51 on which the green color filter is mounted is the phase difference detection pixel 51R or the phase difference detection pixel 51L.
  • a pixel on which a color filter of another color is mounted may be used as a phase difference detection pixel.
  • phase difference pairs Pairs of the phase difference detection pixels 51R and the phase difference detection pixels 51L arranged in the vicinity thereof (hereinafter referred to as phase difference pairs) are discrete and periodic on the light receiving surface 50 on which the pixels 51 are arranged. Are arranged.
  • the two adjacent pixels mean two pixels that are close enough to be regarded as receiving light from substantially the same subject portion. Since the phase difference detection pixel 51R and the phase difference detection pixel 51L constituting the phase difference pair are close to each other, they are treated as having the same position in the row direction X (hereinafter also referred to as a horizontal pixel position).
  • the phase difference detection pixels 51 ⁇ / b> R are arranged at intervals of three pixels in the row direction X in a part of even-numbered pixel rows (four pixel rows arranged every three pixel rows in the example of FIG. 2). Is arranged.
  • the phase difference detection pixel 51 ⁇ / b> L detects the phase difference in the row direction X in a part of the odd-numbered pixel rows (the pixel row adjacent to the pixel row including the phase difference detection pixels 51 ⁇ / b> R).
  • the pixels 51R are arranged in the same cycle.
  • the light received by the phase difference detection pixel 51L through the opening b of the light shielding film is light from the left side when viewed from the subject of the photographing lens 1 provided above the paper surface of FIG. Mainly comes from the direction of the right eye.
  • the light received by the phase difference detection pixel 51R through the opening c of the light shielding film is light from the right side when viewed from the subject of the photographing lens 1, that is, light from the direction of viewing the subject with the left eye. Become the Lord.
  • a captured image signal obtained by viewing the subject with the left eye can be obtained by all the phase difference detection pixels 51R, and a captured image signal obtained by viewing the subject by the right eye can be obtained by all the phase difference detection pixels 51L. be able to. For this reason, it is possible to generate stereoscopic image data of a subject by combining the both, or to generate phase difference information by performing a correlation calculation between the two.
  • the phase difference detection pixel 51R and the phase difference detection pixel 51L can receive light beams that have passed through different parts of the pupil region of the photographing lens 1 by decentering the opening of the light shielding film in the opposite direction. Phase difference information can be obtained.
  • the structure for obtaining the phase difference information is not limited to this, and a well-known structure can be adopted.
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing the overall configuration of the solid-state imaging device 5 mounted on the digital camera shown in FIG.
  • the solid-state imaging device 5 has a light receiving surface 50 on which all the pixels 51 are arranged.
  • AF areas phase difference detection areas
  • the AF area 52 is an area including a plurality of phase difference pairs arranged in the row direction X. Only the imaging pixels 51 are arranged in a portion of the light receiving surface 50 excluding the AF area 52.
  • the three AF areas 52 in the middle in the row direction X each pass through the intersection of the light receiving surface 50 with the optical axis of the imaging lens 1 in the plan view and in the column direction.
  • This is an area having a width in the row direction X across the straight line extending in the Y direction.
  • the position in the row direction X of the intersection of the light receiving surface 50 with the optical axis of the imaging lens 1 is referred to as the optical axis position.
  • the defocus amount calculation unit 19 shown in FIG. 1 reads out from the phase difference detection pixel 51L and the phase difference detection pixel 51R in one AF area 52 selected from among the nine AF areas 52 by a user operation or the like. Using the output signal group, a phase difference amount that is a relative positional shift amount between the two images formed by the pair of light beams is calculated. Then, based on this phase difference amount, the focus adjustment state of the taking lens 1, here, the amount away from the in-focus state and its direction, that is, the defocus amount, are obtained.
  • the system control unit 11 illustrated in FIG. 1 moves the focus lens included in the imaging lens 1 to the in-focus position based on the defocus amount calculated by the defocus amount calculation unit 19, and focuses the imaging lens 1. Control the state.
  • the opening of the phase difference detection pixel 51R and the phase difference detection pixel 51L is eccentric in the opposite direction. For this reason, even if the positions of the openings in the eccentric direction (the displacement direction of the pair of images; the row direction X in FIG. 2) are substantially the same, there is a sensitivity difference between the phase difference detection pixel 51R and the phase difference detection pixel 51L. Will occur.
  • FIG. 4 is a diagram showing the sensitivity ratio of the phase difference detection pixels 51R and 51L constituting the phase difference pair at an arbitrary position in the row direction X (hereinafter also referred to as a horizontal pixel position) in the solid-state imaging device 5.
  • the straight line indicated by reference numeral 51R indicates the sensitivity ratio of the phase difference detection pixel 51R
  • the straight line indicated by reference numeral 51L indicates the sensitivity ratio of the phase difference detection pixel 51L.
  • the sensitivity ratio of an arbitrary phase difference detection pixel is the output signal of an arbitrary phase difference detection pixel and an imaging pixel adjacent thereto (however, that detects light of the same color as the arbitrary phase difference detection pixel).
  • a and B respectively, it means a value represented by A / B or B / A.
  • FIG. 4 shows the sensitivity when the sensitivity ratio is A / B.
  • the range of the horizontal pixel positions of the three AF areas 52 at the left end in FIG. 3 is indicated by reference numeral 52L.
  • the horizontal pixel position range of the three AF areas 52 at the center is indicated by reference numeral 52C.
  • the range of the horizontal pixel position of the three AF areas 52 at the right end is indicated by reference numeral 52R.
  • the horizontal pixel position at the left end of the range 52L is indicated by x1
  • the horizontal pixel position at the right end of the range 52L is indicated by x2
  • the horizontal pixel position at the right end of the range 52C is indicated by x3
  • the right end of the range 52R is indicated by x4.
  • phase difference detection pixels 51R and 51L are also periodically arranged in the column direction Y. However, since the openings of the phase difference detection pixel 51R and the phase difference detection pixel 51L are not decentered in the column direction Y, the sensitivity ratio is as shown in FIG.
  • the sensitivity distribution of the phase difference detection pixels can be known by obtaining the sensitivity ratio, which is the ratio between the phase difference detection pixels and the output signals of the imaging pixels adjacent thereto.
  • the opening c is eccentric to the right side in FIG.
  • half of the light that has passed through the left side of the photographing lens 1 enters the opening c of the phase difference detection pixel 51 ⁇ / b> R at the left end of the light receiving surface 50, and the right side of the photographing lens 1.
  • Light that has passed through will not enter.
  • half of the light that has passed through the right side of the photographic lens 1 enters the opening c of the phase difference detection pixel 51R at the right end of the light receiving surface 50, and all the light that has passed through the left side of the photographic lens 1 enters. .
  • only the light passing through the left side of the photographing lens 1 enters the opening c of the phase difference detection pixel 51R at the center of the light receiving surface 50, and the light passing through the right side of the photographing lens 1 cannot enter.
  • the sensitivity ratio characteristic of the phase difference detection pixel 51L is opposite to that of the phase difference detection pixel 51R.
  • the sensitivity ratio of the phase difference detection pixel 51L decreases from the left end portion of the light receiving surface 50 toward the right end portion.
  • the sensitivity ratio of the phase difference detection pixel 51 ⁇ / b> R increases as it goes from the left end portion to the right end portion of the light receiving surface 50.
  • the sensitivity ratio of the phase difference detection pixel 51L and the sensitivity ratio of the phase difference detection pixel 51R are substantially the same.
  • the solid-state imaging device 5 on which the phase difference detection pixel 51R and the phase difference detection pixel 51L are mounted has a sensitivity ratio characteristic as shown in FIG. For this reason, a level difference occurs in the output signal between the phase difference detection pixel 51R and the phase difference detection pixel 51L constituting the phase difference pair, except for the vicinity of the optical axis position in the horizontal pixel position. Therefore, it is necessary to calculate the phase difference amount after correcting the level difference.
  • the sensitivity ratio of each phase difference pair at an arbitrary horizontal pixel position shown in FIG. 4 is uniquely determined by the angle of light rays incident on the horizontal pixel position (hereinafter referred to as incident light beam angle).
  • incident light beam angle the angle of light rays incident on the horizontal pixel position
  • FIG. 6 is a view of the photographing lens 1 and the solid-state imaging device 5 when viewed in the column direction Y, which is a direction perpendicular to the optical axis of the photographing lens 1 and perpendicular to the row direction X.
  • Light incident on an arbitrary horizontal pixel position of the solid-state imaging device 5 includes a principal ray passing through the center of the photographing lens 1, an upper ray passing through the upper end portion in FIG. 6 of the photographing lens 1, and a lower end in FIG. And a lower ray passing through the section.
  • the upper light beam means a light beam that passes through one end portion (upper end portion) in the column direction Y of the photographing lens 1 and reaches the arbitrary horizontal pixel position.
  • the lower light beam means a light beam that passes through the other end (lower end) in the column direction Y of the photographing lens 1 and reaches the arbitrary horizontal pixel position.
  • the angle formed by the optical axis K of the photographic lens 1 and the upper light beam is ⁇ up, and the angle formed by the optical axis K of the photographic lens 1 and the lower light beam (lower light beam angle).
  • the lower theta, incident light angle at an arbitrary horizontal pixel position of the solid-state imaging device 5 is defined above ray angle theta upper and lower ray angle theta combinations below.
  • the incident light angle at the horizontal pixel position changes when the optical conditions of the imaging optical system (combination of F value, focal length, and focus lens position) change.
  • the sensitivity ratio between the phase difference detection pixel 51R and the phase difference detection pixel 51L has a linear characteristic as shown in FIG. For this reason, if the sensitivity ratio between the phase difference detection pixel 51R and the phase difference detection pixel 51L at at least two positions in the row direction X of the solid-state imaging device 5 is known, the phase difference detection at all positions in the row direction X is known.
  • the sensitivity ratio between the pixel for use 51R and the pixel for detection of phase difference 51L can be obtained by linear interpolation.
  • the sensitivity ratio of each phase difference pair at an arbitrary horizontal pixel position is determined by the incident ray angle at that horizontal pixel position. Further, the incident ray angle at an arbitrary horizontal pixel position varies depending on the type of the lens device 100 and the optical conditions set in the lens device 100.
  • the lens apparatus 100 when the lens apparatus 100 is attached to the camera body 200, information on incident light angle at at least two arbitrary positions in the row direction X of the solid-state imaging device 5 is obtained for each optical condition of the lens apparatus 100. And stored in the memory 3 of the lens apparatus 100 in advance.
  • the main memory 16 of the camera body 200 stores a table in which the sensitivity ratios of the phase difference pairs at the arbitrary horizontal pixel positions are associated with the different incident light ray angles at the arbitrary horizontal pixel positions. Yes. Note that if the combination of the lens device and the image sensor is different, the sensitivity ratio of the phase difference pair will also be different. Therefore, it is desirable to store the data of the sensitivity ratio with respect to the incident light angle in the device equipped with the image sensor. Since the light angle information is determined by the lens, it is desirable to store it in the lens device.
  • the information on the incident light angle stored in the memory 3 and the table data stored in the main memory 16 can be obtained by actual measurement in the adjustment process before shipment of the lens device 100 and the camera body 200.
  • the incident light angle at each of the horizontal pixel positions x1, x2, x3, and x4 shown in FIG. 4 is measured for every optical condition (1, 2, 3,...) That can be set in the lens device 100.
  • a table as shown in FIG. 7 is created from the measurement result and stored in the memory 3 of the lens apparatus 100.
  • the sensitivity ratio of each of the phase difference detection pixel 51R and the phase difference detection pixel 51L having the same horizontal pixel position is measured.
  • a table as shown in FIG. 7 is created from the measurement results and stored in the main memory 16 of the camera body 200.
  • the sensitivity ratio of the phase difference detection pixel 51R is indicated by R1, R2, and R3
  • the sensitivity ratio of the phase difference detection pixel 51L is indicated by L1, L2, and L3.
  • the system control unit 11 corrects the level difference of the output signal of the phase difference pair using the information stored in the memory 3 of the lens device 100 and the table stored in the main memory 16. For example, a correction coefficient for correcting the level difference of the output signal of the phase difference pair is generated, and the level difference of the output signal of the phase difference pair is corrected by multiplying at least one output signal of the phase difference pair by this correction coefficient. To do.
  • the defocus amount calculation unit 19 uses the output signal of each phase difference pair after the correction by the system control unit 11 to capture an image captured by the phase difference detection pixel 51R and the phase difference detection pixel 51L. The phase difference amount of the image is calculated, and the defocus amount is calculated based on the calculated phase difference amount.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation after the AF instruction of the digital camera shown in FIG. 1 is given.
  • a captured image signal obtained by imaging with the solid-state imaging device 5 at the time when the AF instruction is given is stored in the main memory 16. .
  • system control unit 11 sets the position of the selected AF area 52 in the incident light beam angle information in the memory 3 corresponding to the optical condition of the lens apparatus 100 set when the AF instruction is given. Information on the corresponding incident ray angle is acquired (step S1).
  • the system control unit 11 selects the incident ray angle information corresponding to the set optical condition.
  • Information on incident light beam angles corresponding to the positions x 1 and x 2 at both ends of the AF area 52 is acquired from the memory 3.
  • the system control unit 11 selects the selected AF from the incident ray angle information corresponding to the set optical condition. Information on incident light beam angles corresponding to the positions x 2 and x 3 at both ends of the area 52 is acquired from the memory 3.
  • the system control unit 11 selects the incident ray angle information corresponding to the set optical condition. Information on incident light beam angles corresponding to the positions x3 and x4 at both ends of the AF area 52 is acquired from the memory 3.
  • the system control unit 11 stores the sensitivity ratio data of the phase difference detection pixel 51R and the phase difference detection pixel 51L corresponding to each of the two incident ray angle information acquired in step S1 from the main memory 16. Obtain (step S2).
  • step S2 the sensitivity ratio L1 of the phase difference detection pixel 51L corresponding to the position x1 and the position x1 are corresponded.
  • Sensitivity ratio data is read from the main memory 16.
  • the system control unit 11 generates a function indicating the sensitivity ratio of the phase difference detection pixel 51R and a function indicating the sensitivity ratio of the phase difference detection pixel 51L from the four sensitivity ratio data acquired in step S2.
  • the phase difference detection pixel using the horizontal pixel position as a variable from the distance between x1 and x2 and the values of R1 and R2.
  • a function of the sensitivity ratio of 51R (a function representing a straight line indicated by a two-point difference line in the drawing) can be generated.
  • a function of the sensitivity ratio of the phase difference detection pixel 51L with the horizontal pixel position as a variable (a function representing a straight line indicated by a one-point difference line in the figure) ) Can be generated.
  • the system control unit 11 For each horizontal pixel position where the phase difference pair in the selected AF area 52 exists, the system control unit 11 makes each phase difference pair have the same sensitivity ratio in the phase difference pair at the horizontal pixel position.
  • a correction coefficient to be multiplied by is generated from the two functions generated as described above (step S3).
  • the system control unit 11 acquires an output signal of each phase difference pair in the selected AF area 52 from the captured image signal stored in the main memory 16.
  • the system control unit 11 corrects the output signal of each phase difference pair by multiplying the obtained output signal of each phase difference pair by the correction coefficient generated for the horizontal pixel position of each phase difference pair (step S4). .
  • the system control unit 11 makes the phase difference pair in order to make the sensitivity ratio of the phase difference pair at the horizontal pixel position the same for each horizontal pixel position where the phase difference pair in the selected AF area 52 exists.
  • a correction coefficient to be multiplied by one of the two may be generated from the two functions generated as described above, and only one output signal of the phase difference pair may be corrected in step S4 using the correction coefficient.
  • the level difference is eliminated in the output signal of the phase difference pair at any horizontal pixel position in the selected AF area 52 by the correction process in step S4.
  • the defocus amount calculation unit 19 calculates the phase difference amount by correlation calculation using the output signal of each corrected phase difference pair, and the defocus amount is calculated based on the calculated phase difference amount. Calculation is performed (step S5).
  • the sensitivity ratio data corresponding to the incident light angle stored in the main memory 16 is obtained from the information on the incident light angle stored in the memory 3 of the lens device 100.
  • the phase difference amount can be calculated after correcting the level difference of the output signal of the phase difference pair using the read and read sensitivity ratio data. Therefore, the calculation accuracy of the phase difference amount can be improved, and the phase difference AF can be performed with high accuracy.
  • the correction coefficient can be generated by using the information on the incident light angle stored in the lens apparatus 100 and the internal table. Therefore, compared with the method of determining the level difference of the output signal of the phase difference pair from the captured image signal and generating the correction coefficient from the level difference, the time until the correction of the output signal of the phase difference pair is shortened The phase difference AF can be speeded up.
  • the memory 3 of the lens apparatus 100 need only store information on the upper ray angle and the lower ray angle at an arbitrary horizontal pixel position. For this reason, the adjustment process before shipment of the lens apparatus 100 can be made sufficiently short, and the manufacturing cost of the lens apparatus 100 can be suppressed.
  • the system control unit 11 creates two arbitrary positions (however, a phase difference) in the row direction X of the solid-state imaging device 5. Information on the incident ray angle at the position where the pair is placed is sufficient.
  • the amount of information stored in the memory 3 of the lens apparatus 100 can be further reduced than the above-described example. In this case, it is only necessary to measure the incident light angle only at two positions in the row direction X. For this reason, the time required for generating the information stored in the memory 3 can also be shortened.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining a modified example of the operation after the AF instruction of the digital camera shown in FIG. 1 is given.
  • the same processes as those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals.
  • a captured image signal obtained by imaging with the solid-state imaging device 5 at the time when the AF instruction is given is stored in the main memory 16.
  • the system control unit 11 acquires the identification information (lens ID) of the lens device 100 stored in the memory 3 of the lens device 100 (step S10).
  • the system control unit 11 then acquires the acquired lens ID, the optical conditions of the lens apparatus 100 when the AF instruction is given, and the position in the row direction X of the AF area 52 selected when the AF instruction is given. It is determined whether or not the correction coefficient for each phase difference pair is stored in the main memory 16 with respect to the combination with any one of the left end, the center, and the right end (step S11).
  • step S11 If the correction coefficient is already stored (step S11: YES), the system control unit 11 acquires the stored correction coefficient from the main memory 16 in step S12, and selects the correction coefficient using the acquired correction coefficient. The output signal of the phase difference pair in the AF area 52 is corrected. After that, the process after step S5 is performed.
  • step S11: NO the system control unit 11 performs the processing of step S1 to step S3.
  • the system control unit 11 determines the correction coefficient generated in step S3, the lens ID acquired in step S10, the set optical condition, and the position of the selected AF area 52 in the row direction X. They are stored in the main memory 16 in association with each other (step S13). After step S13, the process after step S4 is performed.
  • the system control unit 11 generates a correction coefficient for each phase difference pair for a combination of an arbitrary optical condition and an arbitrary AF area 52, and then the arbitrary optical condition is set and the AF area is set.
  • 52 is selected and an AF instruction is issued, the output signal of the phase difference pair is corrected using the correction coefficient already generated and stored.
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining another modified example of the operation after the AF instruction of the digital camera shown in FIG. 1 is given.
  • the same processes as those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals.
  • step S11 determines the AF area 52 (hereinafter referred to as a symmetric area) that is in a line-symmetric relationship with the selected AF area 52 and the lens ID acquired in step S10. Then, it is determined whether or not a correction coefficient corresponding to the combination of the optical conditions of the lens apparatus 100 at the time when the AF instruction is given is stored in the main memory 16 (step S14).
  • a correction coefficient corresponding to the combination of the optical conditions of the lens apparatus 100 at the time when the AF instruction is given is stored in the main memory 16 (step S14).
  • the two AF areas 52 having a line-symmetrical relationship with respect to a straight line passing through the intersection with the optical axis on the light receiving surface 50 and extending in the column direction Y are referred to as line-symmetrical AF areas.
  • step S14 When the correction coefficient is stored for the combination of the lens ID, the optical condition, and the symmetric area (step S14: YES), the system control unit 11 sets the correction coefficient for the combination of the lens ID, the optical condition, and the symmetric area. By using this, a correction coefficient for the currently set AF area 52 and optical conditions is generated (step S15). After step S15, the process after step S13 is performed.
  • the sensitivity ratio line is in an inverted relationship.
  • any one of the AF areas 52 from the optical axis position is arbitrarily selected.
  • the correction coefficient for the phase difference detection pixel 51R (phase difference detection pixel 51L) at the horizontal pixel position at the distance is the phase difference at the horizontal pixel position at the arbitrary distance from the optical axis position in the other AF area 52. This is a correction coefficient for the detection pixel 51L (phase difference detection pixel 51R).
  • step S1 If there is no AF area 52 that is line-symmetric with respect to the selected AF area 52, the system control unit 11 performs the processing from step S1 onward without performing the determination in step S14. In addition, when the determination in step S14 is NO, the system control unit 11 performs the processing after step S1.
  • the system control unit 11 generates correction coefficients for each position of all the phase difference pairs included in the solid-state imaging device 5 from the sensitivity ratio function generated using the sensitivity ratio data acquired in step S2, This may be stored in the main memory 16 separately for each position of the AF area 52.
  • the AF area 52 is provided on a part of the light receiving surface 50, but the AF area 52 may be set on the entire light receiving surface 50 without a gap.
  • the pixels 51 are arranged in a so-called honeycomb arrangement, but the present invention can also be applied to a solid-state imaging device in which the pixels 51 are arranged in a square lattice.
  • the solid-state image pickup device 5 is mounted with a plurality of color filters to perform color image pickup so far.
  • the solid-state image pickup device 5 may be monochrome by omitting the color filter to be a single color of green or omitted.
  • An imaging element for imaging may be used.
  • a digital camera has been taken as an example of the imaging device, but the technology of the present embodiment can also be applied to a smartphone with a camera.
  • FIG. 13 shows an appearance of a smartphone 200 that is an embodiment of the photographing apparatus of the present invention.
  • a smartphone 200 illustrated in FIG. 13 includes a flat housing 201, and a display input in which a display panel 202 as a display unit and an operation panel 203 as an input unit are integrated on one surface of the housing 201. Part 204 is provided.
  • Such a housing 201 includes a speaker 205, a microphone 206, an operation unit 207, and a camera unit 208.
  • the configuration of the housing 201 is not limited thereto, and for example, a configuration in which the display unit and the input unit are independent can be employed, or a configuration having a folding structure and a slide mechanism can be employed.
  • FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of the smartphone 200 shown in FIG.
  • the main components of the smartphone include a wireless communication unit 210, a display input unit 204, a call unit 211, an operation unit 207, a camera unit 208, a storage unit 212, and an external input / output unit. 213, a GPS (Global Positioning System) receiving unit 214, a motion sensor unit 215, a power supply unit 216, and a main control unit 220.
  • a wireless communication function for performing mobile wireless communication via a base station device BS (not shown) and a mobile communication network NW (not shown) is provided.
  • the wireless communication unit 210 performs wireless communication with the base station apparatus BS accommodated in the mobile communication network NW according to an instruction from the main control unit 220. Using this wireless communication, transmission and reception of various file data such as audio data and image data, e-mail data, and reception of Web data and streaming data are performed.
  • the display input unit 204 displays images (still images and moving images), character information, and the like, visually transmits information to the user under the control of the main control unit 220, and detects user operations on the displayed information.
  • a so-called touch panel which includes a display panel 202 and an operation panel 203.
  • the display panel 202 uses an LCD (Liquid Crystal Display), an OELD (Organic Electro-Luminescence Display), or the like as a display device.
  • LCD Liquid Crystal Display
  • OELD Organic Electro-Luminescence Display
  • the operation panel 203 is a device that is placed so that an image displayed on the display surface of the display panel 202 is visible and detects one or more coordinates operated by a user's finger or stylus.
  • a detection signal generated due to the operation is output to the main control unit 220.
  • the main control unit 220 detects an operation position (coordinates) on the display panel 202 based on the received detection signal.
  • the display panel 202 and the operation panel 203 of the smartphone 200 exemplified as an embodiment of the photographing apparatus of the present invention integrally constitute a display input unit 204.
  • the arrangement 203 covers the display panel 202 completely.
  • the operation panel 203 may have a function of detecting a user operation even in an area outside the display panel 202.
  • the operation panel 203 includes a detection area (hereinafter referred to as a display area) for an overlapping portion that overlaps the display panel 202 and a detection area (hereinafter, a non-display area) for an outer edge portion that does not overlap the other display panel 202. May be included).
  • the operation panel 203 may include two sensitive areas of the outer edge portion and the other inner portion. Further, the width of the outer edge portion is appropriately designed according to the size of the housing 201 and the like.
  • the position detection method employed in the operation panel 203 include a matrix switch method, a resistance film method, a surface acoustic wave method, an infrared method, an electromagnetic induction method, a capacitance method, and the like. You can also
  • the call unit 211 includes a speaker 205 and a microphone 206, converts user's voice input through the microphone 206 into voice data that can be processed by the main control unit 220, and outputs the voice data to the main control unit 220. 210 or the audio data received by the external input / output unit 213 is decoded and output from the speaker 205.
  • the speaker 205 can be mounted on the same surface as the surface on which the display input unit 204 is provided, and the microphone 206 can be mounted on the side surface of the housing 201.
  • the operation unit 207 is a hardware key using a key switch or the like, and receives an instruction from the user.
  • the operation unit 207 is mounted on the side surface of the housing 201 of the smartphone 200 and is turned on when pressed with a finger or the like, and turned off when the finger is released with a restoring force such as a spring. It is a push button type switch.
  • the storage unit 212 includes a control program and control data of the main control unit 220, application software, address data that associates the name and telephone number of a communication partner, transmitted / received e-mail data, Web data downloaded by Web browsing, The downloaded content data is stored, and streaming data and the like are temporarily stored.
  • the storage unit 212 includes an internal storage unit 217 built in the smartphone and an external storage unit 218 having a removable external memory slot.
  • Each of the internal storage unit 217 and the external storage unit 218 constituting the storage unit 212 includes a flash memory type (hard memory type), a hard disk type (hard disk type), a multimedia card micro type (multimedia card micro type), This is realized using a storage medium such as a card type memory (for example, MicroSD (registered trademark) memory), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), or the like.
  • a flash memory type hard memory type
  • hard disk type hard disk type
  • multimedia card micro type multimedia card micro type
  • a storage medium such as a card type memory (for example, MicroSD (registered trademark) memory), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), or the like.
  • the external input / output unit 213 serves as an interface with all external devices connected to the smartphone 200, and communicates with other external devices (for example, universal serial bus (USB), IEEE 1394, etc.) or a network.
  • external devices for example, universal serial bus (USB), IEEE 1394, etc.
  • a network for example, the Internet, wireless LAN, Bluetooth (registered trademark), RFID (Radio Frequency Identification), Infrared Data Association (IrDA) (registered trademark), UWB (Ultra Wideband) (registered trademark) ZigBee) (registered trademark, etc.) for direct or indirect connection.
  • an external device connected to the smartphone 200 for example, a wired / wireless headset, a wired / wireless external charger, a wired / wireless data port, a memory card (Memory card) connected via a card socket, or a SIM (Subscriber).
  • Identity Module Card / UIM (User Identity Module Card) card external audio / video equipment connected via audio / video I / O (Input / Output) terminal, external audio / video equipment connected wirelessly, yes / no
  • the external input / output unit 213 transmits data received from such an external device to each component inside the smartphone 200, or allows the data inside the smartphone 200 to be transmitted to the external device. Can do.
  • the GPS receiving unit 214 receives GPS signals transmitted from the GPS satellites ST1 to STn in accordance with instructions from the main control unit 220, executes positioning calculation processing based on the received GPS signals, and calculates the latitude of the smartphone 200 Detect the position consisting of longitude and altitude.
  • the GPS reception unit 214 can acquire position information from the wireless communication unit 210 or the external input / output unit 213 (for example, a wireless LAN), the GPS reception unit 214 can also detect the position using the position information.
  • the motion sensor unit 215 includes, for example, a three-axis acceleration sensor, and detects the physical movement of the smartphone 200 in accordance with an instruction from the main control unit 220. By detecting the physical movement of the smartphone 200, the moving direction and acceleration of the smartphone 200 are detected. The detection result is output to the main control unit 220.
  • the power supply unit 216 supplies power stored in a battery (not shown) to each unit of the smartphone 200 in accordance with an instruction from the main control unit 220.
  • the main control unit 220 includes a microprocessor, operates according to a control program and control data stored in the storage unit 212, and controls each unit of the smartphone 200 in an integrated manner.
  • the main control unit 220 includes a mobile communication control function that controls each unit of the communication system and an application processing function in order to perform voice communication and data communication through the wireless communication unit 210.
  • the application processing function is realized by the main control unit 220 operating according to the application software stored in the storage unit 212.
  • Examples of the application processing function include an infrared communication function for controlling the external input / output unit 213 to perform data communication with the opposite device, an e-mail function for transmitting / receiving e-mails, and a web browsing function for browsing web pages. .
  • the main control unit 220 has an image processing function such as displaying video on the display input unit 204 based on image data (still image or moving image data) such as received data or downloaded streaming data.
  • the image processing function is a function in which the main control unit 220 decodes the image data, performs image processing on the decoding result, and displays an image on the display input unit 204.
  • the main control unit 220 executes display control for the display panel 202 and operation detection control for detecting a user operation through the operation unit 207 and the operation panel 203.
  • the main control unit 220 displays an icon for starting application software, a software key such as a scroll bar, or a window for creating an e-mail.
  • a software key such as a scroll bar, or a window for creating an e-mail.
  • the scroll bar refers to a software key for accepting an instruction to move the display portion of a large image that does not fit in the display area of the display panel 202.
  • the main control unit 220 detects a user operation through the operation unit 207 or accepts an operation on the icon or an input of a character string in the input field of the window through the operation panel 203. Or a display image scroll request through a scroll bar.
  • the main control unit 220 causes the operation position with respect to the operation panel 203 to overlap with the display panel 202 (display area) or other outer edge part (non-display area) that does not overlap with the display panel 202.
  • a touch panel control function for controlling the sensitive area of the operation panel 203 and the display position of the software key.
  • the main control unit 220 can also detect a gesture operation on the operation panel 203 and execute a preset function in accordance with the detected gesture operation.
  • Gesture operation is not a conventional simple touch operation, but an operation that draws a trajectory with a finger or the like, designates a plurality of positions at the same time, or combines these to draw a trajectory for at least one of a plurality of positions. means.
  • the camera unit 208 includes configurations other than the external memory control unit 20, the recording medium 21, the display control unit 22, the display unit 23, and the operation unit 14 in the camera main body 200 illustrated in FIG.
  • the captured image data generated by the camera unit 208 can be recorded in the storage unit 212 or output through the input / output unit 213 or the wireless communication unit 210.
  • the camera unit 208 is mounted on the same surface as the display input unit 204, but the mounting position of the camera unit 208 is not limited to this, and the camera unit 208 may be mounted on the back surface of the display input unit 204. Good.
  • the camera unit 208 can be used for various functions of the smartphone 200.
  • an image acquired by the camera unit 208 can be displayed on the display panel 202, or the image of the camera unit 208 can be used as one of operation inputs of the operation panel 203.
  • the GPS receiving unit 214 detects a position
  • the position can be detected with reference to an image from the camera unit 208.
  • the optical axis direction of the camera unit 208 of the smartphone 200 is determined without using the triaxial acceleration sensor or in combination with the triaxial acceleration sensor. It is also possible to determine the current usage environment.
  • the image from the camera unit 208 can also be used in the application software.
  • the position information acquired by the GPS receiver 214 to the image data of the still image or the moving image, the voice information acquired by the microphone 206 (the text information may be converted into voice information by the main control unit or the like), Posture information and the like acquired by the motion sensor unit 215 can be added and recorded in the recording unit 212, or output through the input / output unit 213 and the wireless communication unit 210.
  • the solid-state imaging device 5 is used as the imaging device of the camera unit 208, the lens device 100 can be mounted, and the camera unit 208 performs the processing illustrated in FIGS.
  • the camera unit 208 performs the processing illustrated in FIGS.
  • the disclosed imaging apparatus is an imaging apparatus in which an imaging optical system is detachable, and includes a plurality of imaging pixels that capture an image formed by a light beam that has passed through a pupil region of the imaging optical system, and the imaging optical system.
  • a plurality of first phase difference detection pixels that capture one of a pair of images formed by a pair of light beams that have passed through different parts of the pupil region, and a plurality of second positions that capture the other of the pair of images
  • the imaging element including the light receiving surface on which the phase difference detection pixels are arranged, and the information on the different incident light beam angles at arbitrary positions in the shift direction of the pair of images on the light receiving surface, the first position at the arbitrary position.
  • the sensitivity ratio between one phase difference detection pixel and the imaging pixel adjacent thereto, and the sensitivity between the second phase difference detection pixel located at the arbitrary position and the imaging pixel adjacent thereto The first to store sensitivity ratio data indicating the ratio
  • a storage section and the imaging optical system stores information on incident light beam angles of rays incident through the imaging optical system at each of at least two positions in the shift direction of the light receiving surface.
  • a second storage unit for storing each optical condition of the optical system is provided, and information on the incident light angle at the at least two positions corresponding to the set optical condition is acquired from the second storage unit, Using the sensitivity ratio data stored in the first storage unit corresponding to each of the acquired plurality of incident light beam angle information, the first phase difference detection pixel and the pixel are arranged in proximity to the first phase difference detection pixel.
  • a correction unit that corrects a level difference between output signals of the second pair of phase difference detection pixels, and a defocus amount calculation unit that calculates a defocus amount using the corrected output signals of the pair And further comprising Than is.
  • the position in the shift direction is calculated by the correction unit using the sensitivity ratio data corresponding to each of the two pieces of incident light angle information acquired from the second storage unit. For each of the same pair, a correction coefficient that multiplies at least one output signal of the pair necessary to correct the level difference between the output signals of the pair is generated, and the generated correction coefficient is used as at least one output signal of the pair. To correct the level difference between the pair of output signals.
  • a plurality of phase difference detection areas which are target areas for phase difference detection including the plurality of pairs arranged in the shift direction, are arranged in the shift direction on the light receiving surface, and the correction unit
  • the position in the shift direction in the phase difference detection area selected by the calculation using the sensitivity ratio data corresponding to each of the two pieces of information on the incident light angle acquired from the second storage unit is the same.
  • the correction coefficient is generated for each pair, and the correction is performed by multiplying the generated correction coefficient by at least one output signal of the pair in the selected phase difference detection area.
  • the correction unit includes two phase differences that are in line symmetry with respect to a straight line passing through an intersection with the optical axis of the imaging optical system on the light receiving surface and orthogonal to the shift direction. For one of the detection areas, a new correction coefficient is generated from the correction coefficient generated for the other of the two phase difference detection areas.
  • the correction unit generates the correction coefficient generated for each pair of the phase difference detection areas in a state where the arbitrary optical conditions are set and the arbitrary phase difference detection area is selected. Then, when the arbitrary optical condition is set and the phase difference detection area is selected, the correction is performed using the stored correction coefficient.
  • information on an incident light beam angle at an arbitrary position on the light receiving surface causes the imaging optical system and the imaging element to be orthogonal to the shift direction and light of a lens included in the imaging optical system.
  • an angle formed by an upper light beam that passes through one end in the shifting direction of the lens and reaches the arbitrary position, and the optical axis of the lens is information indicating an angle formed by a lower light beam that passes through the other end portion of the lens in the shift direction and reaches the arbitrary position and an optical axis of the lens.
  • the disclosed imaging optical system is the imaging optical system in the imaging apparatus, and can be attached to an imaging apparatus having a mount mechanism.
  • the disclosed defocus amount calculation method is a defocus amount calculation method by an image pickup device to which an image pickup optical system can be attached and detached, and the image pickup device is an image formed by a light beam that has passed through a pupil region of the image pickup optical system.
  • An image pickup device including a light receiving surface on which a plurality of second phase difference detection pixels for picking up the other of the pair of images is disposed, and different incident light rays at arbitrary positions in the shift direction of the pair of images on the light receiving surface.
  • a first storage unit that stores sensitivity ratio data indicating a sensitivity ratio with respect to the imaging pixels, and the imaging optical system includes the imaging optical system at each of at least two positions in the shift direction of the light receiving surface.
  • a second storage unit is provided for storing information on the incident ray angle of the light ray incident through the imaging optical system for each optical condition of the imaging optical system, and the at least two corresponding to the set optical conditions are provided.
  • the information on the incident ray angle at the position is acquired from the second storage unit, and the sensitivity ratio data stored in the first storage unit corresponding to each of the acquired information on the incident ray angle is obtained.
  • the present invention is useful when applied to a digital camera.
  • Solid-state image sensor 11
  • System control unit (correction unit) 19
  • Defocus amount calculation unit 50
  • Light receiving surface 51 Pixel 52
  • AF area (phase difference detection area) 51R
  • 51L Phase difference detection pixel X Row direction shift direction of a pair of images
  • Y row direction K optical axis

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Abstract

　位相差検出用画素のペアの出力信号のレベル差を簡易な構成で正確に補正する撮像装置を提供する。 カメラ本体２００は、受光面５０のＸ方向での任意の位置における異なる入射光線角度の情報毎に、当該位置にある画素５１Ｒとこれに近接する撮像用画素５１との感度比、及び、当該位置にある画素５１Ｌとこれに近接する画素５１との感度比を示す感度比データを記憶する。システム制御部１１は、設定された光学条件に対応する受光面５０上での２つの位置の各々における入射光線角度の情報を取得し、取得した入射光線角度に対応する上記感度比データを用いて、画素５１Ｒ，５１Ｌの出力信号のレベル差を補正する。

Description

撮像装置、デフォーカス量演算方法、及び撮像光学系
　本発明は、撮像装置、デフォーカス量演算方法、及び撮像光学系に関する。
　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）等の撮影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、コントラストＡＦ（Ａｕｔｏ　Ｆｏｃｕｓ、自動合焦）方式や位相差ＡＦ方式が採用されている。位相差ＡＦ方式は、コントラストＡＦ方式に比べて合焦位置の検出を高速に行うことができるため、様々な撮像装置で多く採用されている（特許文献１～３参照）。
　特許文献１には、撮像素子の画素の一部を位相差検出用の画素とし、位相差検出用の画素から読み出した信号を用いて位相差ＡＦを行う撮像装置が開示されている。特許文献１には、位相差を算出する対象となる一対の像信号間には、レンズ口径食に起因するゲイン差が生じることが記載され、位相を一致させた一対の像信号の各画素における画素出力比分布に基づいてこのゲイン差を補正する方法が記載されている。
　また、特許文献２、３には、レンズ毎に生成した補正値を用いて位相差ＡＦ精度低下の要因となるデータを補正してから位相差ＡＦを行うことで、ＡＦ精度を向上させる撮像装置が記載されている。
日本国特開２０１０－２６１７８号公報 日本国特開２０１０－１０７７７１号公報 日本国特開２００８－２７５７１２号公報
　位相差検出用の画素は、撮影光学系の瞳領域の例えば右半分を通過した光を検出する右画素と、撮影光学系の瞳領域の例えば左半分を通過した光を検出する左画素との少なくとも２種類が用いられる。右画素と左画素は、入射角感度特性の違いから、撮像素子の像高（画素が配置されるエリアにおける撮影光学系の光軸と交わる点からの距離）が同じであっても感度に差が生じてしまう。つまり、近接配置される位相差検出用画素のペアの出力信号にはレベル差が生じる。
　特許文献１は、撮像して得られる一対の像信号から、この一対の像信号のゲイン差を求め、このゲイン差を補正する方法を開示している。しかし、この方法は、撮像して得られる信号からゲイン差を求めているため、ゲイン差を補正するまでの演算量が多くなり、ＡＦ速度が低下してしまう。
　特許文献２，３は、位相差検出用画素のペアの出力信号のレベル差の補正については考慮していない。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、位相差検出用画素のペアの出力信号のレベル差を簡易な構成で正確に補正して位相差ＡＦ速度及び位相差ＡＦ精度を向上させることのできる撮像装置及びデフォーカス量演算方法を提供することを目的とする。
　本発明の撮像装置は、撮像光学系を着脱可能な撮像装置であって、上記撮像光学系の瞳領域を通過した光束により形成された像を撮像する複数の撮像用画素、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により形成された一対の像の一方を撮像する複数の第一の位相差検出用画素、及び上記一対の像の他方を撮像する複数の第二の位相差検出用画素が配置される受光面を含む撮像素子と、上記受光面の上記一対の像のずれ方向での任意の位置における異なる入射光線角度の情報毎に、上記任意の位置にある上記第一の位相差検出用画素とこれに近接する上記撮像用画素との感度比、及び、上記任意の位置にある上記第二の位相差検出用画素とこれに近接する上記撮像用画素との感度比を示す感度比データを記憶する第一の記憶部と、を備え、上記撮像光学系には、上記受光面の上記ずれ方向での少なくとも２つの位置の各々における上記撮像光学系を介して入射する光線の入射光線角度の情報を、上記撮像光学系の光学条件毎に記憶する第二の記憶部が設けられ、設定された上記光学条件に対応する上記少なくとも２つの位置における上記入射光線角度の情報を上記第二の記憶部から取得し、取得した複数の上記入射光線角度の情報の各々に対応する上記第一の記憶部に記憶されている上記感度比データを用いて、上記第一の位相差検出用画素とこれに近接して配置される上記第二の位相差検出用画素のペアの出力信号のレベル差を補正する補正部と、上記補正後の上記ペアの出力信号を利用してデフォーカス量を演算するデフォーカス量演算部とを更に備えるものである。
　本発明のデフォーカス量演算方法は、撮像光学系を着脱可能な撮像装置によるデフォーカス量演算方法であって、上記撮像装置は、上記撮像光学系の瞳領域を通過した光束により形成された像を撮像する複数の撮像用画素、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により形成された一対の像の一方を撮像する複数の第一の位相差検出用画素、及び上記一対の像の他方を撮像する複数の第二の位相差検出用画素が配置される受光面を含む撮像素子と、上記受光面の上記一対の像のずれ方向での任意の位置における異なる入射光線角度の情報毎に、上記任意の位置にある上記第一の位相差検出用画素とこれに近接する上記撮像用画素との感度比、及び、上記任意の位置にある上記第二の位相差検出用画素とこれに近接する上記撮像用画素との感度比を示す感度比データを記憶する第一の記憶部と、を備え、上記撮像光学系には、上記受光面の上記ずれ方向での少なくとも２つの位置の各々における上記撮像光学系を介して入射する光線の入射光線角度の情報を、上記撮像光学系の光学条件毎に記憶する第二の記憶部が設けられ、設定された上記光学条件に対応する上記少なくとも２つの位置における上記入射光線角度の情報を上記第二の記憶部から取得し、取得した複数の上記入射光線角度の情報の各々に対応する上記第一の記憶部に記憶されている上記感度比データを用いて、上記第一の位相差検出用画素とこれに近接して配置される上記第二の位相差検出用画素のペアの出力信号のレベル差を補正する補正ステップと、上記補正後の上記ペアの出力信号を利用してデフォーカス量を演算するデフォーカス量演算ステップとを備えるものである。
　本発明の撮像光学系は、マウント機構を有する撮像装置に装着される撮像光学系であって、上記第二の記憶部を備えるものである。
　本発明によれば、位相差検出用画素のペアの出力信号のレベル差を簡易な構成で正確に補正して位相差ＡＦ速度及び位相差ＡＦ精度を向上させることのできる撮像装置及びデフォーカス量演算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固体撮像素子５の平面構成を示す部分拡大図 図１に示すデジタルカメラに搭載される固体撮像素子５の全体構成を示す平面模式図 固体撮像素子５の行方向Ｘの位置（水平画素位置）での位相差検出用画素５１Ｒ，５１Ｌの感度比を示す図 図４の感度比となることを説明するための図 固体撮像素子５の行方向Ｘでの任意の位置における入射光線角度を説明するための図 レンズ装置１００のメモリ３に記憶されるテーブルの一例を示す図 カメラ本体２００のメインメモリ１６に記憶されるテーブルの一例を示す図 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 図１に示すデジタルカメラの感度比の線形補間処理を説明するための図 図１に示すデジタルカメラの動作の変形例を説明するためのフローチャート 図１に示すデジタルカメラの動作の別の変形例を説明するためのフローチャート 撮像装置としてのスマートフォンを説明する図 図１３のスマートフォンの内部ブロック図
　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、撮像光学系としてのレンズ装置１００と、レンズ装置１００が装着される不図示のマウント機構を備えたカメラ本体２００とを備える。
　レンズ装置１００は、フォーカスレンズ及びズームレンズ等を含む撮影レンズ１と、絞り２と、メモリ３と、レンズ駆動部８と、レンズ駆動部９とを含む。
　レンズ装置１００は、カメラ本体に着脱可能であり、他のものに交換可能となっている。メモリ３は、カメラ本体２００の後述するシステム制御部１１によってアクセス可能となっている。
　カメラ本体２００は、レンズ装置１００の後方に設けられるＣＣＤ型やＣＭＯＳ型等の固体撮像素子５と、固体撮像素子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は固体撮像素子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、レンズ駆動部８を制御して撮影レンズ１に含まれるフォーカスレンズの位置を調整したり、撮影レンズ１に含まれるズームレンズの位置の調整を行ったりする。更に、システム制御部１１は、絞り駆動部９を介して絞り２の開口量を制御することにより、露光量の調整を行う。
　また、システム制御部１１は、撮像素子駆動部１０を介して固体撮像素子５を駆動し、撮影レンズ１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。
　デジタルカメラの電気制御系は、更に、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影画像データを生成するデジタル信号処理部１７と、デジタル信号処理部１７で生成された撮影画像データをＪＰＥＧ形式に圧縮したり圧縮画像データを伸張したりする圧縮伸張処理部１８と、デフォーカス量を演算するデフォーカス量演算部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とを備えている。メモリ制御部１５、デジタル信号処理部１７、圧縮伸張処理部１８、デフォーカス量演算部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固体撮像素子５の平面構成を示す部分拡大図である。
　固体撮像素子５は、行方向Ｘ及びこれに直交する列方向Ｙに二次元状に配列された多数の画素５１（図中の各正方形のブロック）を備えている。図２では全ての画素５１は図示していないが、実際には、数百万～１千数万個程度の画素５１が二次元状に配列される。固体撮像素子５により撮像を行うと、この多数の画素５１の各々から出力信号が得られる。この多数の出力信号の集合を本明細書では撮像画像信号という。
　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２では、赤色光を透過するカラーフィルタを含む画素５１には“Ｒ”の文字を付し、緑色光を透過するカラーフィルタを含む画素５１には“Ｇ”の文字を付し、青色光を透過するカラーフィルタを含む画素５１には“Ｂ”の文字を付している。
　多数の画素５１は、行方向Ｘに並ぶ複数の画素５１からなる画素行を、列方向Ｙに複数個並べた配列となっている。そして、奇数行の画素行と偶数行の画素行は、各画素行の画素５１の配列ピッチの略１／２、行方向Ｘにずれている。
　奇数行の画素行の各画素５１に含まれるカラーフィルタの配列は全体としてベイヤ配列となっている。また、偶数行の画素行の各画素５１に含まれるカラーフィルタの配列も全体としてベイヤ配列となっている。奇数行にある画素５１と、この画素５１に対して右下に隣接する、この画素５１と同色光を検出する画素５１とがペア画素を構成する。
　このような画素配列の固体撮像素子５によれば、ペア画素を構成する２つの画素５１の出力信号を加算することでカメラの高感度化を図ったり、ペア画素を構成する２つの画素５１の露光時間を変え、かつ、この２つの画素５１の出力信号を加算することでカメラの広ダイナミックレンジ化を図ったりすることができる。
　固体撮像素子５では、多数の画素５１のうちの一部が位相差検出用画素となっている。
　位相差検出用画素は、複数の位相差検出用画素５１Ｒと複数の位相差検出用画素５１Ｌとを含む。
　複数の位相差検出用画素５１Ｒは、撮影レンズ１の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方（例えば瞳領域の右半分を通過した光束）を受光し受光量に応じた信号を出力する。つまり、固体撮像素子５に設けられた複数の位相差検出用画素５１Ｒは、上記一対の光束の一方によって形成される像を撮像するものとなる。
　複数の位相差検出用画素５１Ｌは、上記一対の光束の他方（例えば瞳領域の左半分を通過した光束）を受光し受光量に応じた信号を出力する。つまり、固体撮像素子５に設けられた複数の位相差検出用画素５１Ｌは、上記一対の光束の他方によって形成される像を撮像するものとなる。
　なお、位相差検出用画素５１Ｒ，５１Ｌ以外の複数の画素５１（以下、撮像用画素という）は、撮影レンズ１の瞳領域のほぼ全ての部分を通過した光束によって形成される像を撮像するものとなる。
　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（図２において符号ａで示す）の中心は、撮像用画素５１の光電変換部の中心（正方形のブロックの中心）と一致している。なお、図２では、図を簡略化するために、撮像用画素５１については一部のみに開口ａを図示している。
　これに対し、位相差検出用画素５１Ｒの開口（図２において符号ｃで示す）の中心は、位相差検出用画素５１Ｒの光電変換部の中心に対し右側に偏心している。
　位相差検出用画素５１Ｌの開口（図２において符号ｂで示す）の中心は、位相差検出用画素５１Ｌの光電変換部の中心に対して左側に偏心している。
　固体撮像素子５では、緑色のカラーフィルタが搭載される画素５１の一部が位相差検出用画素５１Ｒ又は位相差検出用画素５１Ｌとなっている。勿論、他の色のカラーフィルタが搭載される画素を位相差検出用画素としてもよい。
　位相差検出用画素５１Ｒとこれに近接して配置される位相差検出用画素５１Ｌとのペア（以下、位相差ペアという）は、それぞれ、画素５１が配置される受光面５０において離散的及び周期的に配置されている。
　本明細書において、近接する２つの画素とは、実質的に同じ被写体部分からの光を受光していると見なすことのできる程度に近接している２つの画素のことを言う。なお、位相差ペアを構成する位相差検出用画素５１Ｒと位相差検出用画素５１Ｌは、互いに近接するため、これらは行方向Ｘにおける位置（以下、水平画素位置とも言う）が同じものとして扱う。
　位相差検出用画素５１Ｒは、図２の例では、偶数行の画素行の一部（図２の例では、３画素行おきに並ぶ４つの画素行）において、行方向Ｘに３つの画素おきに配置されている。
　位相差検出用画素５１Ｌは、図２の例では、奇数行の画素行の一部（位相差検出用画素５１Ｒを含む画素行の隣にある画素行）において、行方向Ｘに、位相差検出用画素５１Ｒと同じ周期で配置されている。
　このような構成により、遮光膜の開口ｂを通って位相差検出用画素５１Ｌに受光される光は、図２の紙面上方に設けられる撮影レンズ１の被写体から見て左側からの光、すなわち被写体を右眼で見た方向から来た光が主となる。また、遮光膜の開口ｃを通って位相差検出用画素５１Ｒに受光される光は、撮影レンズ１の被写体から見て右側からの光、すなわち被写体を左眼で見た方向から来た光が主となる。
　即ち、全ての位相差検出用画素５１Ｒによって、被写体を左眼で見た撮像画像信号を得ることができ、全ての位相差検出用画素５１Ｌによって、被写体を右眼で見た撮像画像信号を得ることができる。このため、両者を組み合わせることで、被写体の立体画像データを生成したり、両者を相関演算することで位相差情報を生成したりすることが可能になる。
　なお、位相差検出用画素５１Ｒと位相差検出用画素５１Ｌは、遮光膜の開口を逆方向に偏心させることで、撮影レンズ１の瞳領域の異なる部分を通過した光束をそれぞれ受光できるようにして位相差情報を得られるようにしている。しかし、位相差情報を得るための構造はこれに限らず、よく知られているものを採用することができる。
　図３は、図１に示すデジタルカメラに搭載される固体撮像素子５の全体構成を示す平面模式図である。
　固体撮像素子５は、全ての画素５１が配置される受光面５０を有する。そして、この受光面５０に、位相差検出の対象となる位相差検出エリア（ＡＦエリア）５２が図２の例では９つ設けられている。
　ＡＦエリア５２は、行方向Ｘに並ぶ複数の位相差ペアを含むエリアである。受光面５０のうちＡＦエリア５２を除く部分には、撮像用画素５１だけが配置される。
　図２に示した９つのＡＦエリア５２のうち、行方向Ｘにおいて真ん中にある３つのＡＦエリア５２は、それぞれ、平面視において受光面５０の撮像レンズ１の光軸との交点を通りかつ列方向Ｙに延びる直線を跨いで行方向Ｘに幅を持つエリアである。受光面５０の撮像レンズ１の光軸との交点の行方向Ｘにおける位置を光軸位置という。
　図１に示すデフォーカス量演算部１９は、９つのＡＦエリア５２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５２にある位相差検出用画素５１Ｌ及び位相差検出用画素５１Ｒから読み出される出力信号群を用いて、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量を演算する。そして、この位相差量に基づいて、撮影レンズ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その方向、すなわちデフォーカス量を求める。
　図１に示すシステム制御部１１は、デフォーカス量演算部１９によって演算されたデフォーカス量に基づいて、撮像レンズ１に含まれるフォーカスレンズを合焦位置に移動させて、撮像レンズ１の合焦状態を制御する。
　位相差検出用画素５１Ｒと位相差検出用画素５１Ｌは、開口が逆方向に偏心している。このため、この開口の偏心方向（一対の像のずれ方向；図２の行方向Ｘ）における位置がほぼ同じであっても、位相差検出用画素５１Ｒと位相差検出用画素５１Ｌには感度差が発生する。
　図４は、固体撮像素子５における行方向Ｘの任意の位置（以下、水平画素位置ともいう）にある位相差ペアを構成する位相差検出用画素５１Ｒ，５１Ｌの感度比を示す図である。
　図４において符号５１Ｒで示した直線が位相差検出用画素５１Ｒの感度比を示し、符号５１Ｌで示した直線が位相差検出用画素５１Ｌの感度比を示している。
　任意の位相差検出用画素の感度比とは、任意の位相差検出用画素とこれに近接する撮像用画素（ただし当該任意の位相差検出用画素と同色光を検出するもの）の出力信号をそれぞれＡ，Ｂとしたとき、Ａ／Ｂ、又は、Ｂ／Ａで表される値のことをいう。図４では、感度比をＡ／Ｂとしたときのものを示している。
　図４では、図３において左端部にある３つのＡＦエリア５２の水平画素位置の範囲を符号５２Ｌで示している。また、図３において中央部にある３つのＡＦエリア５２の水平画素位置の範囲を符号５２Ｃで示している。また、図３において右端部にある３つのＡＦエリア５２の水平画素位置の範囲を符号５２Ｒで示している。
　図４において、範囲５２Ｌの左端部の水平画素位置はｘ１で示し、範囲５２Ｌの右端部の水平画素位置はｘ２で示し、範囲５２Ｃの右端部の水平画素位置はｘ３で示し、範囲５２Ｒの右端部の水平画素位置はｘ４で示している。
　位相差検出用画素５１Ｒ，５１Ｌは列方向Ｙにも周期的に配置されている。ただし、位相差検出用画素５１Ｒと位相差検出用画素５１Ｌは列方向Ｙには開口が偏心していないため、列方向Ｙのどの位置においても、感度比は図４に示すようになる。
　位相差検出用画素５１Ｒの出力信号と位相差検出用画素５１Ｌの出力信号は、それぞれ、それ単独では、被写体によって水平画素位置毎にレベルが異なるため、位相差検出用画素の感度分布がどのようになっているかは分からない。しかし、図４に示すように、位相差検出用画素とこれに近接する撮像用画素の出力信号との比である感度比を求めれば、位相差検出用画素の感度分布を知ることができる。
　位相差検出用画素５１Ｒは、開口ｃが図２において右側に偏心している。このため、図５に示すように、受光面５０の左側端部にある位相差検出用画素５１Ｒの開口ｃには、撮影レンズ１の左側を通ってきた光は半分入り、撮影レンズ１の右側を通ってきた光は入らなくなる。一方、受光面５０の右側端部にある位相差検出用画素５１Ｒの開口ｃには、撮影レンズ１の右側を通ってきた光は半分入り、撮影レンズ１の左側を通ってきた光は全て入る。また、受光面５０の中心部にある位相差検出用画素５１Ｒの開口ｃには、撮影レンズ１の左側を通ってきた光だけが入り、撮影レンズ１の右側を通ってきた光は入らなくなる。
　また、位相差検出用画素５１Ｌは、開口ｂが位相差検出用画素５１Ｒと行方向Ｘにおいて逆方向に偏心しているため、その感度比の特性は位相差検出用画素５１Ｒと逆になる。
　したがって、図４に示したように、位相差検出用画素５１Ｌの感度比は、受光面５０の左端部から右端部に向かうほど低くなる。また、位相差検出用画素５１Ｒの感度比は、受光面５０の左端部から右端部に向かうほど高くなる。
　なお、受光面５０の行方向Ｘにおける中央部分（受光面５０の撮像レンズ１の光軸と交わる部分を通りかつ列方向Ｙに延びる直線と重なる部分）の近傍では、入射光の行方向Ｘの成分がほぼ垂直に入射するため、位相差検出用画素５１Ｌの感度比と位相差検出用画素５１Ｒの感度比はほぼ同じになる。
　このように、位相差検出用画素５１Ｒと位相差検出用画素５１Ｌを搭載する固体撮像素子５は、図４に示すような感度比の特性を持つ。このため、水平画素位置のうち光軸位置近傍以外では、位相差ペアを構成する位相差検出用画素５１Ｒと位相差検出用画素５１Ｌとには出力信号にレベル差が生じる。したがって、このレベル差を補正した上で位相差量を算出する必要がある。
　図４に示した任意の水平画素位置における位相差ペアの各々の感度比は、その水平画素位置に入射する光線の角度（以下、入射光線角度という）によって一意に決まる。以下、この入射光線角度について説明する。
　図６は、撮影レンズ１及び固体撮像素子５を、撮影レンズ１の光軸に直交しかつ行方向Ｘに直交する方向である列方向Ｙに向かって見たときの図である。
　固体撮像素子５の任意の水平画素位置に入射する光は、撮影レンズ１の中心を通る主光線と、撮影レンズ１の図６において上端部を通る上光線と、撮影レンズ１の図６において下端部を通る下光線とを含む。
　上光線とは、撮影レンズ１の列方向Ｙにおける一方の端部（上端部）を通り上記任意の水平画素位置に到達する光線のことを言う。下光線とは、撮影レンズ１の列方向Ｙにおける他方の端部（下端部）を通り上記任意の水平画素位置に到達する光線のことを言う。
　図６に示すように、撮影レンズ１の光軸Ｋと上光線とのなす角度（上光線角度）をθ上とし、撮影レンズ１の光軸Ｋと下光線とのなす角度（下光線角度）をθ下とすると、固体撮像素子５の任意の水平画素位置における入射光線角度は、上光線角度θ上と下光線角度θ下の組み合わせで定義される。
　水平画素位置が同じであっても、撮像光学系の光学条件（Ｆ値、焦点距離、及びフォーカスレンズ位置の組み合わせ）が変わると、その水平画素位置における入射光線角度は変わる。
　位相差検出用画素５１Ｒと位相差検出用画素５１Ｌの感度比は、それぞれ、図４に示すように線形特性を有する。このため、固体撮像素子５の行方向Ｘでの少なくとも２つの位置における位相差検出用画素５１Ｒ及び位相差検出用画素５１Ｌの感度比が分かれば、行方向Ｘでの全ての位置における位相差検出用画素５１Ｒと位相差検出用画素５１Ｌの感度比を線形補間により求めることができる。
　任意の水平画素位置にある位相差ペアの各々の感度比は、その水平画素位置における入射光線角度によって決まる。また、任意の水平画素位置における入射光線角度は、レンズ装置１００の種類やレンズ装置１００に設定された光学条件によって異なる。
　そこで、本実施形態では、レンズ装置１００をカメラ本体２００に装着した場合の、固体撮像素子５の行方向Ｘでの少なくとも２つの任意の位置における入射光線角度の情報をレンズ装置１００の光学条件毎に予め求めて、レンズ装置１００のメモリ３に記憶している。
　また、カメラ本体２００のメインメモリ１６には、任意の水平画素位置における異なる入射光線角度毎に、当該任意の水平画素位置にある位相差ペアの各々の感度比を対応付けたテーブルを記憶している。なお、レンズ装置と撮像素子の組み合わせが違うと、位相差ペアの感度比も異なってくるので、入射光線角度に対する感度比のデータは撮像素子を搭載する装置の中に記憶させることが望ましく、入射光線角度の情報はレンズで決まるので、レンズ装置の中に記憶させておくことが望ましい
　メモリ３に記憶する入射光線角度の情報と、メインメモリ１６に記憶するテーブルのデータは、レンズ装置１００やカメラ本体２００の出荷前の調整工程において、実測により求めておくことができる。
　例えば、図４に示した水平画素位置ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４のそれぞれにおける入射光線角度をレンズ装置１００において設定可能な全ての光学条件（１，２，３，・・・）毎に測定し、この測定結果から図７に示すようなテーブルを作成して、レンズ装置１００のメモリ３に記憶しておく。
　また、上光線角度と下光線角度の考えうる全ての組み合わせに対して、水平画素位置が同一の任意の位相差検出用画素５１Ｒ及び位相差検出用画素５１Ｌの各々の感度比を測定し、その測定結果から図７に示すようなテーブルを作成して、カメラ本体２００のメインメモリ１６に記憶しておく。図８では、位相差検出用画素５１Ｒの感度比をＲ１，Ｒ２，Ｒ３で示し、位相差検出用画素５１Ｌの感度比をＬ１，Ｌ２，Ｌ３で示している。
　システム制御部１１は、レンズ装置１００のメモリ３に記憶された情報と、メインメモリ１６に記憶されたテーブルとを用いて位相差ペアの出力信号のレベル差を補正する。例えば、位相差ペアの出力信号のレベル差を補正するための補正係数を生成し、位相差ペアの少なくとも一方の出力信号にこの補正係数を乗じて、位相差ペアの出力信号のレベル差を補正する。
　デフォーカス量演算部１９は、システム制御部１１による上記補正後の各位相差ペアの出力信号を利用して、位相差検出用画素５１Ｒによって撮像される像と位相差検出用画素５１Ｌによって撮像される像の位相差量を演算し、演算した位相差量に基づいてデフォーカス量を演算する。
　以上のように構成されたデジタルカメラの動作について説明する。
　図９は、図１に示すデジタルカメラのＡＦ指示がなされてからの動作を説明するためのフローチャートである。
　撮影モードに設定され、シャッタボタンの半押し操作等によってＡＦ指示がなされると、ＡＦ指示がなされた時点で固体撮像素子５により撮像して得られた撮像画像信号がメインメモリ１６に記憶される。
　また、システム制御部１１は、ＡＦ指示がなされた時点で設定されているレンズ装置１００の光学条件に対応するメモリ３内の入射光線角度の情報のうち、選択されているＡＦエリア５２の位置に応じた入射光線角度の情報を取得する（ステップＳ１）。
　例えば、図３において左端部にある３つのＡＦエリア５２のいずれかが選択されていた場合、システム制御部１１は、設定されている光学条件に対応する入射光線角度の情報のうち、選択されたＡＦエリア５２の両端部の位置ｘ１，ｘ２に対応する入射光線角度の情報をメモリ３から取得する。
　また、図３において中央にある３つのＡＦエリア５２のいずれかが選択されていた場合、システム制御部１１は、設定されている光学条件に対応する入射光線角度の情報のうち、選択されたＡＦエリア５２の両端部の位置ｘ２，ｘ３に対応する入射光線角度の情報をメモリ３から取得する。
　また、図３において右端部にある３つのＡＦエリア５２のいずれかが選択されていた場合、システム制御部１１は、設定されている光学条件に対応する入射光線角度の情報のうち、選択されたＡＦエリア５２の両端部の位置ｘ３，ｘ４に対応する入射光線角度の情報をメモリ３から取得する。
　次に、システム制御部１１は、ステップＳ１において取得した２つの入射光線角度の情報の各々に対応する位相差検出用画素５１Ｒ及び位相差検出用画素５１Ｌの感度比のデータを、メインメモリ１６から取得する（ステップＳ２）。
　例えば、図３において左端部にある３つのＡＦエリア５２のいずれかが選択されていた場合、ステップＳ２においては、位置ｘ１に対応する位相差検出用画素５１Ｌの感度比Ｌ１と、位置ｘ１に対応する位相差検出用画素５１Ｒの感度比Ｒ１と、位置ｘ２に対応する位相差検出用画素５１Ｌの感度比Ｌ２と、位置ｘ２に対応する位相差検出用画素５１Ｒの感度比Ｒ２と、の４つの感度比のデータがメインメモリ１６から読み出される。
　システム制御部１１は、ステップＳ２において取得した４つの感度比のデータから、位相差検出用画素５１Ｒの感度比を示す関数と、位相差検出用画素５１Ｌの感度比を示す関数を生成する。
　例えば図１０に示すように感度比Ｌ１，Ｌ２，Ｒ１，Ｒ２が得られた場合、ｘ１とｘ２の間の距離とＲ１及びＲ２の値とから、水平画素位置を変数とした位相差検出用画素５１Ｒの感度比の関数（図中の二点差線で示した直線を表す関数）を生成することができる。
　また、ｘ１とｘ２の間の距離とＬ１及びＬ２の値とから、水平画素位置を変数とした位相差検出用画素５１Ｌの感度比の関数（図中の一点差線で示した直線を表す関数）を生成することができる。
　システム制御部１１は、選択されたＡＦエリア５２内の位相差ペアが存在する水平画素位置毎に、当該水平画素位置にある位相差ペアの感度比を同じにするために当該位相差ペアの各々に乗じるべき補正係数を、上記のようにして生成した２つの関数から生成する（ステップＳ３）。
　次に、システム制御部１１は、メインメモリ１６に記憶された撮像画像信号から、選択されたＡＦエリア５２内の各位相差ペアの出力信号を取得する。
　そして、システム制御部１１は、取得した各位相差ペアの出力信号に、当該各位相差ペアの水平画素位置に対して生成した補正係数を乗じて、各位相差ペアの出力信号を補正する（ステップＳ４）。
　なお、システム制御部１１は、選択されたＡＦエリア５２内の位相差ペアが存在する水平画素位置毎に、当該水平画素位置にある位相差ペアの感度比を同じにするために当該位相差ペアの一方に乗じるべき補正係数を、上記のようにして生成した２つの関数から生成し、この補正係数を用いて、ステップＳ４で位相差ペアの一方の出力信号だけを補正してもよい。
　ステップＳ４の補正処理により、選択されたＡＦエリア５２内のどの水平画素位置においても、位相差ペアの出力信号にレベル差がなくなる。
　ステップＳ４の補正処理の後、デフォーカス量演算部１９が、補正後の各位相差ペアの出力信号を用いた相関演算により位相差量を算出し、算出した位相差量に基づいてデフォーカス量を演算する（ステップＳ５）。
　そして、システム制御部１１が、ステップＳ５で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い（ステップＳ６）、その後は、撮像待機状態となる。
　以上のように、図１に示すデジタルカメラによれば、レンズ装置１００のメモリ３に記憶された入射光線角度の情報から、メインメモリ１６に記憶された入射光線角度に対応する感度比のデータを読み出し、読み出した感度比のデータを用いて、位相差ペアの出力信号のレベル差を補正した上で、位相差量の算出を行うことができる。このため、位相差量の算出精度を向上させることができ、位相差ＡＦを高精度に行うことができる。
　また、図１に示すデジタルカメラによれば、レンズ装置１００に記憶される入射光線角度の情報と、内部のテーブルとを用いて補正係数を生成することができる。このため、位相差ペアの出力信号のレベル差を撮像画像信号から判定し、そのレベル差から補正係数を生成する方法と比べると、位相差ペアの出力信号の補正完了までの時間を短縮することができ、位相差ＡＦを高速化することができる。
　また、レンズ装置１００のメモリ３には、任意の水平画素位置における上光線角度及び下光線角度の情報だけを記憶しておけばよい。このため、レンズ装置１００の出荷前の調整工程は十分に短くすることができ、レンズ装置１００の製造コストを抑えることができる。
　なお、システム制御部１１が、図３に示されるような２つの感度比の直線を示す関数を作成するには、固体撮像素子５の行方向Ｘでの任意の２つの位置（ただし、位相差ペアが配置される位置に限る）における入射光線角度の情報があれば十分である。
　したがって、レンズ装置１００のメモリ３に記憶する情報量は上述した例よりも更に削減が可能である。この場合は、入射光線角度の測定を、行方向Ｘの２つの位置だけについて行えばよくなる。このため、メモリ３に記憶する情報の生成に要する時間も短縮することができる。
　図１１は、図１に示すデジタルカメラのＡＦ指示がなされてからの動作の変形例を説明するためのフローチャートである。図１１において図９と同じ処理には同一符号を付してある。
　撮影モードに設定され、ＡＦ指示がなされると、ＡＦ指示がなされた時点で固体撮像素子５により撮像して得られた撮像画像信号がメインメモリ１６に記憶される。
　また、ＡＦ指示がなされると、システム制御部１１は、レンズ装置１００のメモリ３に記憶されているレンズ装置１００の識別情報（レンズＩＤ）を取得する（ステップＳ１０）。
　そして、システム制御部１１は、取得したレンズＩＤと、ＡＦ指示がなされた時点でのレンズ装置１００の光学条件と、ＡＦ指示がなされた時点で選択されているＡＦエリア５２の行方向Ｘにおける位置（左端部、中央部、右端部のいずれか）との組み合わせに対して、位相差ペア毎の補正係数がメインメモリ１６に記憶されているか否かを判定する（ステップＳ１１）。
　補正係数が既に記憶されていれば（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、システム制御部１１は、ステップＳ１２において、メインメモリ１６から記憶済みの補正係数を取得し、取得した補正係数を用いて、選択されたＡＦエリア５２内の位相差ペアの出力信号を補正する。その後は、ステップＳ５以降の処理が行われる。
　補正係数が記憶されていない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、システム制御部１１は、ステップＳ１～ステップＳ３の処理を行う。
　その後、システム制御部１１は、ステップＳ３において生成した補正係数と、ステップＳ１０で取得したレンズＩＤと、設定されている光学条件と、選択されているＡＦエリア５２の行方向Ｘにおける位置とを、それぞれ対応付けてメインメモリ１６に記憶する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３の後は、ステップＳ４以降の処理が行われる。
　以上のように、システム制御部１１は、任意の光学条件及び任意のＡＦエリア５２の組み合わせに対して位相差ペア毎の補正係数を生成した後に、当該任意の光学条件が設定されかつ当該ＡＦエリア５２が選択されてＡＦ指示がなされた場合には、既に生成し記憶しておいた補正係数を利用して位相差ペアの出力信号の補正を行う。このようにすることで、常に補正係数を生成する場合と比較して、演算量を減らすことができ、位相差ＡＦの高速化及び省エネが可能となる。
　図１２は、図１に示すデジタルカメラのＡＦ指示がなされてからの動作の別の変形例を説明するためのフローチャートである。図１２において図１１と同じ処理には同一符号を付してある。
　ステップＳ１１の判定がＮＯのとき、システム制御部１１は、選択されているＡＦエリア５２に対して線対称の関係にあるＡＦエリア５２（以下、対称エリアという）と、ステップＳ１０で取得したレンズＩＤと、ＡＦ指示がなされた時点でのレンズ装置１００の光学条件との組み合わせに対応する補正係数がメインメモリ１６に記憶されているか否かを判定する（ステップＳ１４）。
　受光面５０における光軸との交点を通りかつ列方向Ｙに延びる直線を軸にして線対称の関係にある２つのＡＦエリア５２を、線対称の関係にあるＡＦエリアという。
　レンズＩＤ、光学条件、及び対称エリアの組み合わせに対して補正係数が記憶されている場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、システム制御部１１は、レンズＩＤ、光学条件、及び対称エリアの組み合わせに対する補正係数を利用して、現在設定されているＡＦエリア５２及び光学条件に対する補正係数を生成する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５の後は、ステップＳ１３以降の処理が行われる。
　図４に示すように、範囲５２ＬにあるＡＦエリア５２と、これに対して線対称の関係にある範囲５２ＲのＡＦエリア５２とでは、感度比の直線が反転の関係にある。
　このため、受光面５０における光軸との交点を通りかつ列方向Ｙに延びる直線を軸として線対称の関係にある２つのＡＦエリア５２については、一方のＡＦエリア５２において光軸位置から任意の距離にある水平画素位置での位相差検出用画素５１Ｒ（位相差検出用画素５１Ｌ）に対する補正係数が、他方のＡＦエリア５２において光軸位置から上記任意の距離にある水平画素位置での位相差検出用画素５１Ｌ（位相差検出用画素５１Ｒ）に対する補正係数となる。
　このように、線対称の関係にある２つのＡＦエリア５２については、一方のＡＦエリア５２について補正係数を生成済みであれば、この生成済みの補正係数を利用して、他方のＡＦエリア５２についての補正係数を瞬時に生成することができ、位相差ＡＦの高速化が可能になる。
　なお、選択されているＡＦエリア５２に対して線対称の関係にあるＡＦエリア５２が存在しない場合は、システム制御部１１は、ステップＳ１４の判定は行わずに、ステップＳ１以降の処理を行う。また、ステップＳ１４の判定がＮＯのときも、システム制御部１１は、ステップＳ１以降の処理を行う。
　図１１，１２の説明では、選択されたＡＦエリア５２毎に補正係数を生成し記憶するものとした。しかし、システム制御部１１は、ステップＳ２で取得した感度比のデータを用いて生成した感度比の関数から、固体撮像素子５に含まれる全ての位相差ペアの位置毎の補正係数を生成し、これをＡＦエリア５２の位置毎に分けてメインメモリ１６に記憶しておくようにしてもよい。
　なお、図３では、ＡＦエリア５２を受光面５０の一部に設けるものとしたが、受光面５０全体にＡＦエリア５２を隙間なく設定してもよい。
　ここまでは、画素５１がいわゆるハニカム配列されたものを例にしたが、画素５１が正方格子状に配列された固体撮像素子にも本発明は適用可能である。
　また、ここまでは、固体撮像素子５が複数色のカラーフィルタを搭載してカラー撮像を行うものとしたが、固体撮像素子５は、カラーフィルタを緑色の単色にするか又は省略して、モノクロ撮像用の撮像素子としてもよい。
　また、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、カメラ付のスマートフォンでも本実施形態の技術を適用することができる。
　次に、カメラ付のスマートフォンの構成について説明する。
　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、当該スマートフォン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に示したカメラ本体２００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、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に示すにスマートフォン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録部２１２に記録したり、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、カメラ部２０８の撮像素子として固体撮像素子５を用い、レンズ装置１００を装着可能とし、カメラ部２０８が図８，１０，１１に示した処理を行うことで、高精度の位相差ＡＦ，高品質の撮影が可能になる。
　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、撮像光学系を着脱可能な撮像装置であって、上記撮像光学系の瞳領域を通過した光束により形成された像を撮像する複数の撮像用画素、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により形成された一対の像の一方を撮像する複数の第一の位相差検出用画素、及び上記一対の像の他方を撮像する複数の第二の位相差検出用画素が配置される受光面を含む撮像素子と、上記受光面の上記一対の像のずれ方向での任意の位置における異なる入射光線角度の情報毎に、上記任意の位置にある上記第一の位相差検出用画素とこれに近接する上記撮像用画素との感度比、及び、上記任意の位置にある上記第二の位相差検出用画素とこれに近接する上記撮像用画素との感度比を示す感度比データを記憶する第一の記憶部と、を備え、上記撮像光学系には、上記受光面の上記ずれ方向での少なくとも２つの位置の各々における上記撮像光学系を介して入射する光線の入射光線角度の情報を、上記撮像光学系の光学条件毎に記憶する第二の記憶部が設けられ、設定された上記光学条件に対応する上記少なくとも２つの位置における上記入射光線角度の情報を上記第二の記憶部から取得し、取得した複数の上記入射光線角度の情報の各々に対応する上記第一の記憶部に記憶されている上記感度比データを用いて、上記第一の位相差検出用画素とこれに近接して配置される上記第二の位相差検出用画素のペアの出力信号のレベル差を補正する補正部と、上記補正後の上記ペアの出力信号を利用してデフォーカス量を演算するデフォーカス量演算部とを更に備えるものである。
　開示された撮像装置は、上記補正部が、上記第二の記憶部から取得した２つの上記入射光線角度の情報の各々に対応する上記感度比データを用いた演算により、上記ずれ方向における位置が同じ上記ペア毎に、そのペアの出力信号のレベル差を補正するために必要な上記ペアの少なくとも一方の出力信号に乗じる補正係数を生成し、生成した補正係数を上記ペアの少なくとも一方の出力信号に乗じて、上記ペアの出力信号のレベル差を補正するものである。
　開示された撮像装置は、上記受光面には、上記ずれ方向に並ぶ複数の上記ペアを含む位相差検出の対象エリアである位相差検出エリアが上記ずれ方向に複数並べて設けられ、上記補正部は、上記第二の記憶部から取得した２つの上記入射光線角度の情報の各々に対応する上記感度比データを用いた演算により、選択された上記位相差検出エリアでの上記ずれ方向における位置が同じ上記ペア毎に上記補正係数を生成し、生成した補正係数を、上記選択された位相差検出エリアにある上記ペアの少なくとも一方の出力信号に乗じて上記補正を行うものである。
　開示された撮像装置は、上記補正部が、上記受光面における上記撮像光学系の光軸との交点を通りかつ上記ずれ方向に直交する直線を軸として線対称の関係にある２つの上記位相差検出エリアの一方については、その２つの位相差検出エリアの他方について生成した上記補正係数から、新たな上記補正係数を生成するものである。
　開示された撮像装置は、上記補正部が、任意の上記光学条件が設定されかつ任意の上記位相差検出エリアが選択された状態で上記位相差検出エリアの上記ペア毎に生成した上記補正係数を記憶し、その後、上記任意の光学条件が設定されかつ上記位相差検出エリアが選択された場合には、上記記憶した補正係数を利用して上記補正を行うものである。
　開示された撮像装置は、上記受光面上の任意の位置における入射光線角度の情報が、上記撮像光学系及び上記撮像素子を、上記ずれ方向に直交しかつ上記撮像光学系に含まれるレンズの光軸に直交する方向から見たときの、上記レンズの上記ずれ方向における一方の端部を通り上記任意の位置に到達する光線である上光線と上記レンズの光軸とのなす角度、及び、上記レンズの上記ずれ方向における他方の端部を通り上記任意の位置に到達する光線である下光線と上記レンズの光軸とのなす角度、を示す情報であるものである。
　開示された撮像光学系は、上記撮像装置における上記撮像光学系であって、マウント機構を有する撮像装置に装着可能なものである。
　開示されたデフォーカス量演算方法は、撮像光学系を着脱可能な撮像装置によるデフォーカス量演算方法であって、上記撮像装置は、上記撮像光学系の瞳領域を通過した光束により形成された像を撮像する複数の撮像用画素、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により形成された一対の像の一方を撮像する複数の第一の位相差検出用画素、及び上記一対の像の他方を撮像する複数の第二の位相差検出用画素が配置される受光面を含む撮像素子と、上記受光面の上記一対の像のずれ方向での任意の位置における異なる入射光線角度の情報毎に、上記任意の位置にある上記第一の位相差検出用画素とこれに近接する上記撮像用画素との感度比、及び、上記任意の位置にある上記第二の位相差検出用画素とこれに近接する上記撮像用画素との感度比を示す感度比データを記憶する第一の記憶部と、を備え、上記撮像光学系には、上記受光面の上記ずれ方向での少なくとも２つの位置の各々における上記撮像光学系を介して入射する光線の入射光線角度の情報を、上記撮像光学系の光学条件毎に記憶する第二の記憶部が設けられ、設定された上記光学条件に対応する上記少なくとも２つの位置における上記入射光線角度の情報を上記第二の記憶部から取得し、取得した複数の上記入射光線角度の情報の各々に対応する上記第一の記憶部に記憶されている上記感度比データを用いて、上記第一の位相差検出用画素とこれに近接して配置される上記第二の位相差検出用画素のペアの出力信号のレベル差を補正する補正ステップと、上記補正後の上記ペアの出力信号を利用してデフォーカス量を演算するデフォーカス量演算ステップとを備えるものである。
　本発明は、デジタルカメラに適用して有用である。
　以上、本発明を特定の実施形態によって説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、開示された発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
　本出願は、２０１２年１１月２２日出願の日本特許出願（特願２０１２－２５６３４９）に基づくものであり、その内容はここに取り込まれる。
５　固体撮像素子
１１　システム制御部（補正部）
１９　デフォーカス量演算部
５０　受光面
５１　画素
５２　ＡＦエリア（位相差検出エリア）
５１Ｒ，５１Ｌ　位相差検出用画素
Ｘ　行方向（一対の像のずれ方向）
Ｙ　列方向
Ｋ　光軸

Claims (8)

  1. 　撮像光学系を着脱可能な撮像装置であって、
    　前記撮像光学系の瞳領域を通過した光束により形成された像を撮像する複数の撮像用画素、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により形成された一対の像の一方を撮像する複数の第一の位相差検出用画素、及び前記一対の像の他方を撮像する複数の第二の位相差検出用画素が配置される受光面を含む撮像素子と、
    　前記受光面の前記一対の像のずれ方向での任意の位置における異なる入射光線角度の情報毎に、当該任意の位置にある前記第一の位相差検出用画素とこれに近接する前記撮像用画素との感度比、及び、当該任意の位置にある前記第二の位相差検出用画素とこれに近接する前記撮像用画素との感度比を示す感度比データを記憶する第一の記憶部と、を備え、
    　前記撮像光学系には、前記受光面の前記ずれ方向での少なくとも２つの位置の各々における前記撮像光学系を介して入射する光線の入射光線角度の情報を、前記撮像光学系の光学条件毎に記憶する第二の記憶部が設けられ、
    　設定された前記光学条件に対応する前記少なくとも２つの位置における前記入射光線角度の情報を前記第二の記憶部から取得し、取得した複数の前記入射光線角度の情報の各々に対応する前記第一の記憶部に記憶されている前記感度比データを用いて、前記第一の位相差検出用画素とこれに近接して配置される前記第二の位相差検出用画素のペアの出力信号のレベル差を補正する補正部と、
    　前記補正後の前記ペアの出力信号を利用してデフォーカス量を演算するデフォーカス量演算部とを更に備える撮像装置。
  2. 　請求項１記載の撮像装置であって、
    　前記補正部は、前記第二の記憶部から取得した２つの前記入射光線角度の情報の各々に対応する前記感度比データを用いた演算により、前記ずれ方向における位置が同じ前記ペア毎に、当該ペアの出力信号のレベル差を補正するために必要な前記ペアの少なくとも一方の出力信号に乗じる補正係数を生成し、生成した補正係数を前記ペアの少なくとも一方の出力信号に乗じて、前記ペアの出力信号のレベル差を補正する撮像装置。
  3. 　請求項２記載の撮像装置であって、
    　前記受光面には、前記ずれ方向に並ぶ複数の前記ペアを含む位相差検出の対象エリアである位相差検出エリアが前記ずれ方向に複数並べて設けられ、
    　前記補正部は、前記第二の記憶部から取得した２つの前記入射光線角度の情報の各々に対応する前記感度比データを用いた演算により、選択された前記位相差検出エリアでの前記ずれ方向における位置が同じ前記ペア毎に前記補正係数を生成し、生成した補正係数を、前記選択された位相差検出エリアにある前記ペアの少なくとも一方の出力信号に乗じて前記補正を行う撮像装置。
  4. 　請求項３記載の撮像装置であって、
    　前記補正部は、前記受光面における前記撮像光学系の光軸との交点を通りかつ前記ずれ方向に直交する直線を軸として線対称の関係にある２つの前記位相差検出エリアの一方については、当該２つの位相差検出エリアの他方について生成した前記補正係数から、新たな前記補正係数を生成する撮像装置。
  5. 　請求項３記載の撮像装置であって、
    　前記補正部は、任意の前記光学条件が設定されかつ任意の前記位相差検出エリアが選択された状態で当該位相差検出エリアの前記ペア毎に生成した前記補正係数を記憶し、その後、当該任意の光学条件が設定されかつ当該位相差検出エリアが選択された場合には、前記記憶した補正係数を利用して前記補正を行う撮像装置。
  6. 　請求項１乃至５のいずれか１項記載の撮像装置であって、
    　前記受光面上の任意の位置における入射光線角度の情報は、前記撮像光学系及び前記撮像素子を、前記ずれ方向に直交しかつ前記撮像光学系に含まれるレンズの光軸に直交する方向から見たときの、前記レンズの前記ずれ方向における一方の端部を通り前記任意の位置に到達する光線である上光線と前記レンズの光軸とのなす角度、及び、前記レンズの前記ずれ方向における他方の端部を通り前記任意の位置に到達する光線である下光線と前記レンズの光軸とのなす角度、を示す情報である撮像装置。
  7. 　請求項１記載の撮像装置における前記撮像光学系であって、
    　マウント機構を有する撮像装置に装着可能である撮像光学系。
  8. 　撮像光学系を着脱可能な撮像装置によるデフォーカス量演算方法であって、
    　前記撮像装置は、
    　前記撮像光学系の瞳領域を通過した光束により形成された像を撮像する複数の撮像用画素、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により形成された一対の像の一方を撮像する複数の第一の位相差検出用画素、及び前記一対の像の他方を撮像する複数の第二の位相差検出用画素が配置される受光面を含む撮像素子と、
    　前記受光面の前記一対の像のずれ方向での任意の位置における異なる入射光線角度の情報毎に、当該任意の位置にある前記第一の位相差検出用画素とこれに近接する前記撮像用画素との感度比、及び、当該任意の位置にある前記第二の位相差検出用画素とこれに近接する前記撮像用画素との感度比を示す感度比データを記憶する第一の記憶部と、を備え、
    　前記撮像光学系には、前記受光面の前記ずれ方向での少なくとも２つの位置の各々における前記撮像光学系を介して入射する光線の入射光線角度の情報を、前記撮像光学系の光学条件毎に記憶する第二の記憶部が設けられ、
    　設定された前記光学条件に対応する前記少なくとも２つの位置における前記入射光線角度の情報を前記第二の記憶部から取得し、取得した複数の前記入射光線角度の情報の各々に対応する前記第一の記憶部に記憶されている前記感度比データを用いて、前記第一の位相差検出用画素とこれに近接して配置される前記第二の位相差検出用画素のペアの出力信号のレベル差を補正する補正ステップと、
    　前記補正後の前記ペアの出力信号を利用してデフォーカス量を演算するデフォーカス量演算ステップとを備えるデフォーカス量演算方法。
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