JP2022080833A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】収差が大きい光学系を通して焦点検出を行う場合にも、良好な焦点検出結果を得る。【解決手段】撮像装置は、結像光学系の射出瞳における互いに異なる領域をそれぞれ通過した光束を受光する対の焦点検出画素２０１、２０２を有する撮像素子１０７と、対の焦点検出画素からの出力信号を用いて生成された対の焦点検出信号を用いて結像光学系の焦点検出を行う焦点検出手段１２１とを有する。焦点検出手段は、複数の空間周波数帯域での焦点検出を行うことが可能であり、複数の空間周波数帯域のうち結像光学系の収差量に応じた空間周波数帯域で、使用する焦点検出結果を得る。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関する。

撮像装置の自動焦点検出（ＡＦ）方式として、位相差焦点検出方式（位相差ＡＦ）が知られている。位相差ＡＦは、デジタルスチルカメラで多く用いられるＡＦであり、撮像素子が焦点検出用センサとして用いられるものが存在する。例えば、特許文献１には、瞳分割方式の焦点検出を行うとともに、複数の空間周波数帯域で測距を行うことで、ノイズの影響を低減する方法が開示されている。

位相差ＡＦは光学像を利用して焦点検出を行うため、光学像を結像する光学系の収差が焦点検出結果に誤差を与える場合がある。特許文献２には、合焦状態において一対の焦点検出光束が形成する一対の光学像の形状が、光学系の収差に起因して一致しなくなることによる焦点検出誤差を補正する方法が開示されている。

また、レンズのソフトフォーカスの度合いを切り替える方法として、特許文献３には、複数の合焦度の画像を記憶し、画像処理によって所望のソフトフォーカス度合いの画像を得る方法が開示されている。また、複数の撮像条件の画像を取得する方法として、特許文献４には、複数種類の撮像条件での撮像回数を設定し、ブラケティング撮像が可能なカメラが開示されている。

さらに良好な焦点検出精度を得る方法として、特許文献５には、焦点検出量に対して補正係数を乗じることで焦点検出誤差を補正する方法が開示されている。

特開２０１４－７４８５１号公報 特許第５９６６４２６号公報 特許第４８７８９７８号公報 特開平０８－０２９８２８号公報 特許第５８５７５４７号公報

しかしながら、位相差ＡＦにおいて、収差による焦点検出誤差を補正することが難しい場合がある。例えば、ソフトフォーカスレンズと呼ばれる意図的に大きな収差を発生させるレンズを用いる場合には、焦点検出誤差が大きく、かつボケ量に応じて焦点検出誤差が変化するため、その補正が難しい。

また、特許文献３に開示された方法では、画像合成によって所望のソフトフォーカス度合いの画像を得るため、実際のソフトフォーカスレンズを使用して得られた画像のように、被写体の距離によるボケを再現することができず、自然なソフトフォーカス画像を得ることが難しい。また、所望のソフトフォーカスの度合いの画像を取得するために、複数の合焦度での撮像と画像処理が必要であり、処理負荷が大きい。

また特許文献４には、ブラケット撮像により得られた複数の画像からユーザが所望の画像を選択可能であることは開示されているが、ソフトフォーカス度合いの変更については説明されていない。

さらに、特許文献５では、光学系の収差量が大きい場合や収差量が可変である場合において焦点検出により得られるデフォーカス量の補正方法については説明がない。

本発明は、収差が大きい光学系を通して焦点検出を行う場合にも、良好な焦点検出結果が得られる撮像装置等を提供する。また本発明は、ユーザ所望のソフトフォーカス度合いの画像を生成できるようにした撮像装置等を提供する。

本発明の一側面としての撮像装置は、結像光学系の射出瞳における互いに異なる領域をそれぞれ通過した光束を受光する対の焦点検出画素を含む撮像素子と、対の焦点検出画素からの出力信号を用いて生成された対の焦点検出信号を用いて結像光学系の焦点検出を行う焦点検出手段とを有する。焦点検出手段は、複数の空間周波数帯域での焦点検出を行うことが可能であり、複数の空間周波数帯域のうち結像光学系の収差量に応じた空間周波数帯域で、使用する焦点検出結果を得ることを特徴とする。

また、本発明の他の一側面としてのレンズ装置は、上記撮像装置に着脱可能に装着され、結像光学系を有する。該レンズ装置は、結像光学系の収差量に関する情報または収差量に応じた焦点検出用の空間周波数帯域に関する情報を記憶する記憶手段と、該情報を撮像装置に通知する通知手段とを有することを特徴とする。

また、本発明の他の一側面としてのレンズ装置は、撮像装置に装着可能であり、ユーザによる操作を受け付ける操作部材と、操作部材への操作に応じて収差を変化させる光学部材と、撮像装置との通信を行う通信制御手段とを有する。通信制御手段は、収差を変化させる光学部材を有することを示す情報を撮像装置に送信し、ユーザによって操作部材が操作された場合に、該操作に応じて変化する収差量に対応する情報を送信することを特徴とする。

また本発明の他の一側面としての制御方法は、結像光学系の射出瞳における互いに異なる領域をそれぞれ通過した光束を受光する対の焦点検出画素を含む撮像素子を有する撮像装置に適用される。該制御方法は、対の焦点検出画素からの出力信号を用いて対の焦点検出信号を生成するステップと、対の焦点検出信号を用いた結像光学系の焦点検出が可能な複数の空間周波数帯域のうち結像光学系の収差量に応じた空間周波数帯域で、使用する焦点検出結果を得るステップとを有することを特徴とする。なお、本制御方法に従う処理を撮像装置のコンピュータに実行させるコンピュータプログラムも、本発明の他の一側面を構成する。

さらに本発明の他の一側面としての制御方法は、上記制御方法が用いられる撮像装置に着脱可能に装着され、結像光学系を有するレンズ装置に適用される。該制御方法は、結像光学系の収差量に関する情報または収差量に応じた焦点検出用の空間周波数帯域に関する情報を記憶するステップと、該情報を撮像装置に通知するステップとを有することを特徴とする。

また本発明の他の一側面としての制御方法は、撮像装置に装着可能に装着され、ユーザによる操作部材への操作に応じて収差を変化させる光学部材を有するレンズ装置に適用される。該制御方法は、収差を変化させる光学部材を有することを示す情報を撮像装置に送信するステップと、ユーザによって操作部材が操作された場合に、該操作に応じて変化する収差量に対応する情報を送信するステップとを有することを特徴とする。なお、上記各制御方法に従う処理をレンズ装置のコンピュータに実行させるコンピュータプログラムも、本発明の他の一側面を構成する。

また、本発明の他の一側面としての撮像装置は、結像光学系からの光束を受光して撮像を行うとともに、結像光学系の射出瞳における互いに異なる領域をそれぞれ通過した光束を受光する対の焦点検出画素を含む撮像素子と、対の焦点検出画素からの出力信号を用いて生成された対の焦点検出信号を用いて結像光学系の焦点検出を行う焦点検出手段とを有する。結像光学系は、収差量の変更が可能な光学系であり、収差量が変更されるごとに、焦点検出結果に応じた結像光学系のフォーカス制御と撮像を行う制御手段を有することを特徴とする。

また、本発明の他の一側面としての撮像装置は、結像光学系の射出瞳における互いに異なる領域をそれぞれ通過した光束を受光する対の焦点検出画素を含む撮像素子と、対の焦点検出画素からの出力信号を用いて生成された対の焦点検出信号を用いて結像光学系の焦点検出を行う焦点検出手段と、結像光学系の収差量に応じた補正情報を取得し、該補正情報を用いて焦点検出結果を補正する制御手段とを有することを特徴とする。

また、本発明の他の一側面としての制御方法は、結像光学系からの光束を受光して撮像を行うとともに、結像光学系の射出瞳における互いに異なる領域をそれぞれ通過した光束を受光する対の焦点検出画素を含む撮像素子を有する撮像装置に適用される。結像光学系は、収差量の変更が可能な光学系である。該制御方法は、記対の焦点検出画素からの出力信号を用いて生成された対の焦点検出信号を用いて結像光学系の焦点検出を行うステップと、収差量が変更されるごとに、焦点検出結果に応じた結像光学系のフォーカス制御と撮像を行うステップとを有することを特徴とする。

さらに本発明の他の一側面としての制御方法は、結像光学系の射出瞳における互いに異なる領域をそれぞれ通過した光束を受光する対の焦点検出画素を含む撮像素子を有する撮像装置に適用される。該制御方法は、対の焦点検出画素からの出力信号を用いて生成された対の焦点検出信号を用いて結像光学系の焦点検出を行うステップと、結像光学系の収差量に応じた補正情報を取得し、該補正情報を用いて焦点検出結果を補正するステップとを有することを特徴とする。なお、上記各制御方法に従う処理を撮像装置のコンピュータに実行させるコンピュータプログラムも、本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、収差が大きい光学系を通して焦点検出を行う場合においても、良好な焦点検出結果が得られる。また本発明によれば、ユーザ所望のソフトフォーカス度合いの画像を生成することができる。

本発明の実施例１である撮像装置の構成を示すブロック図。 実施例１における撮像素子の画素配列を示す図。 実施例１における画素の平面図と断面図。 実施例１における画素と瞳分割を説明する図。 実施例１における撮像素子と瞳分割を説明する図。 実施例１における第１焦点検出信号と第２焦点検出信号のデフォーカス量と像ずれ量と関係を示す図。 実施例１における焦点検出処理と撮像処理を示すフローチャート。 実施例１における焦点検出の空間周波数帯域を示す図。 一般的な結像光学系におけるデフォーカスカーブを示す図。 収差が大きい結像光学系におけるデフォーカスカーブを示す図。 実施例１における帯域選択処理を示すフローチャート。 実施例１におけるＬＳＦの比較例を示す図。 実施例３における処理を示すフローチャート。 実施例３におけるソフトフォーカスレンズを示す図。 実施例３における収差ブラケット機能を用いた撮像画像を示す図。 実施例３における撮像装置の構成を示す図。 実施例４における焦点検出処理を示すフローチャート。 実施例４における補正係数算出処理を示すフローチャート。 実施例４における補正係数を示す図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施例１である撮像装置（以下、カメラという）の構成を示している。カメラは、物体（被写体）側から順に配置された、第１レンズ群１０１、絞りシャッタ１０２、第２レンズ群１０３および第３レンズ群１０５を含む結像光学系を有する。結像光学系は、後述する撮像素子を有するカメラ本体に一体に設けられていてもよいし、カメラ本体に対して着脱可能に装着されるレンズ装置（交換レンズ）に設けられていてもよい。

第１レンズ群１０１は、変倍（ズーミング）のために結像光学系の光軸が延びる方向である光軸方向に移動する。絞りシャッタ１０２は、その開口径を変化させて光量調節を行う絞り機能と静止画撮像時に露光秒時を制御するシャッタ機能とを有する。第２レンズ群１０３は、変倍に際して絞りシャッタ１０２と一体となって光軸方向に移動する。第３レンズ群１０５は、フォーカシングのために光軸方向に移動する。光学ローパスフィルタ１０６は、偽色やモアレを軽減するための光学素子である。撮像素子１０７は、２次元ＣＭＯＳセンサと周辺回路により構成されており、結像光学系の結像面に配置されている。

ズームアクチュエータ１１１は、変倍に際して不図示のカム筒を光軸回りで回動させることで、第１レンズ群１０１および第２レンズ群１０３を光軸方向に駆動する。絞りシャッタアクチュエータ１１２は、絞りシャッタ１０２を駆動する。フォーカスアクチュエータ１１４は、フォーカシングに際して第３レンズ群１０５を光軸方向に駆動する。

電子フラッシュ１１５は、被写体を照明するための光を発する。ＡＦ発光部ト１１９は、ＡＦ（オートフォーカシング）における暗い又は低コントラストの被写体に対する焦点検出能力を向上させるため、所定の開口パターンを有するマスクの像を形成するＡＦ補助光を被写体に投影する。

カメラＣＰＵ１２１は、カメラ全体の制御を司るコンピュータであり、プログラムに従ってカメラが有する各種回路の駆動を制御したり、ＡＦ、撮像、画像処理および記録の動作を制御したりする。また、カメラＣＰＵ１２１は、その内部メモリに、撮像素子１０７からの出力信号を用いたＡＦで必要となる補正値算出係数を記憶している。この補正値算出係数は、第３レンズ群１０５の位置に対応したフォーカス状態、第１レンズ群１０１と第２レンズ群１０３の位置に対応したズーム状態、結像光学系の絞り値（Ｆ値）および撮像素子１０７の設定瞳距離と画素サイズに応じて複数用意されている。カメラＣＰＵ１２１は、ＡＦを行う際にフォーカス状態、ズーム状態、Ｆ値、設定瞳距離および画素サイズの組み合わせに対応する補正値算出係数と撮像素子１０７上での像高とから補正値を算出する。

なお、結像光学系が交換レンズに設けられている場合は、補正値算出係数を記憶するメモリを交換レンズ内に設け、ＡＦに際してカメラ本体が交換レンズから通信により取得した補正値算出係数を用いて補正値を算出してもよい。

電子フラッシュ制御回路１２２では、撮像動作に同期して電子フラッシュ１１５を発光制御する。補助光駆動回路１２３は、ＡＦのための焦点検出動作に同期してＡＦ発光部１１６を発光制御する。撮像素子駆動回路１２４は、撮像素子１０７の撮像（光電変換）動作を制御するとともに、撮像素子１０７からの出力信号をＡ／Ｄ変換してカメラＣＰＵ１２１に送る。画像処理回路１２５は、Ａ／Ｄ変換された出力信号（後述する撮像信号）に対してγ変換、カラー補間等の画像処理を行って画像データを生成したり、画像データに対するＪＰＥＧ圧縮等の圧縮処理を行ったりする。

フォーカス駆動回路１２６は、焦点検出結果に応じたカメラＣＰＵ１２１からのフォーカス指令に基づいてフォーカスアクチュエータ１１４を制御することで、第３レンズ群１０５を駆動させる。絞りシャッタ駆動回路１２８は、撮像信号を用いて測光を行ったカメラＣＰＵ１２１からの絞りシャッタ指令に基づいて絞りシャッタアクチュエータ１１２を制御することで、絞りシャッタ１０２を駆動させる。ズーム駆動回路１２９は、ユーザのズーム操作を検出したカメラＣＰＵ１２１からのズーム指令に基づいてズームアクチュエータ１１１を制御することで、第１および第２レンズ群１０１、１０３を駆動する。

表示器１３１は、ＬＣＤ等の表示デバイスにより構成され、カメラの撮像モード、撮像前のプレビュー画像、撮像後の記録用画像、焦点検出領域（ＡＦ枠）、合焦状態等の各種情報を表示する。操作スイッチ群１３２は、電源スイッチ、レリーズ（撮像トリガ）スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮像モード選択スイッチ等を含む。フラッシュメモリ１３３は、カメラに対して着脱可能であり、記録用画像を記録する。

図２は、撮像素子１０７の一部の画素配列を示している。撮像素子１０７は、複数の撮像画素２００を有する。図２は、４列×４行の撮像画素２００を示している。２列×２行の撮像画素２００は、左上に位置するＲ（赤）の分光感度を有する撮像画素２００Ｒと、右上と左下に位置するＧ（緑）の分光感度を有する撮像画素２００Ｇと、右下に位置するＢ（青）の分光感度を有する撮像画素２００Ｂとを含む。各撮像画素２００は、ｘ方向に分割された対の焦点検出画素である第１焦点検出画素２０１と第２焦点検出画素２０２とにより構成されている。撮像素子１０７は、図２に示すような４列×４行の撮像画素（８列×４行の焦点検出画素）を撮像面（受光面）上に多数配置して撮像信号や焦点検出信号の取得を可能としている。

焦点検出手段および制御手段としてのカメラＣＰＵ１２１は、撮像素子１０７からの焦点検出信号を用いて結像光学系の焦点検出を行う。そして、カメラＣＰＵ１２１は、焦点検出結果であるデフォーカス量に基づいて第３レンズ群１０５の駆動を制御するフォーカス制御を行う。このようにして、撮像面位相差ＡＦが実行される。

図３（ａ）は撮像素子１０７の受光面側（＋ｚ側）から見た１つの撮像画素２００Ｇを示し、図３（ｂ）は図３（ａ）のａ－ａ断面における画素構造を－ｙ側から見て示している。

図３（ｂ）に示すように、撮像画素２００Ｇは、ｘ方向にＮ_Ｈ分割（２分割）された光電変換部３０１，３０２を有し、これら光電変換部３０１，３０２がそれぞれ図２に示した第１および第２焦点検出画素２０１、２０２を構成する。光電変換部３０１，３０２は、ｙ方向にＮ_Ｖ分割されていてもよい。撮像画素２００Ｇには、光電変換部３０１，３０２に入射する光を集光するためのマイクロレンズ３０５が形成されている。光電変換部３０１、３０２は、ｐ型層とｎ型層の間にイントリンシック層を挟んだｐｉｎ構造フォトダイオードとしてもよいし、イントリンシック層を省略してｐｎ接合フォトダイオードとしてもよい。

マイクロレンズ３０５と光電変換部３０１、３０２との間には、Ｇ用のカラーフィルタ３０６が形成されている。撮像画素２００Ｒ、２００Ｂにおいてはそれぞれ、Ｒ用およびＢ用のカラーフィルタが形成される。なお、ＲＧＢ以外のカラーフィルタを設けてもよいし、カラーフィルタを省略してもよい。

撮像画素２００Ｇに入射した光は、マイクロレンズ３０５により集光されてカラーフィルタ３０６で分光された後、光電変換部３０１、３０２で受光される。光電変換部３０１、３０２では、受光量に応じた電子とホールの対が生成され、これらが空乏層で分離された後、負電荷の電子はｎ型層に蓄積される。一方、ホールは、不図示の定電圧源に接続されたｐ型層を通じて撮像素子１０７の外部へ排出される。光電変換部３０１、３０２のｎ型層に蓄積された電子は、転送ゲートを介して静電容量部（ＦＤ）に転送され、電圧信号に変換される。

図４は、図３（ｂ）に示した画素構造と結像光学系の射出瞳の分割（瞳分割）との関係を示している。図４では、画素構造と射出瞳面の座標軸と対応を取るために、画素構造のｘ軸とｙ軸を図３（ｂ）に対して反転させている。

第１部分瞳領域５０１は、射出瞳領域５００のうち光電変換部３０１（第１焦点検出画素２０１）により受光される光が通過する領域であり、重心が－ｘ方向に偏心した光電変換部３０１の受光面とマイクロレンズ３０５によって概ね共役関係となっている。第１瞳領域５０１の重心は、射出瞳面上で＋Ｘ側に偏心している。第２部分瞳領域５０２は、射出瞳領域５００のうち光電変換部３０２（第２焦点検出画素２０２）により受光される光が通過する領域であり、重心が＋ｘ方向に偏心した光電変換部３０２の受光面とマイクロレンズ３０５によって概ね共役関係となっている。第２瞳領域５０２の重心は、射出瞳面上で－Ｘ側に偏心している。射出瞳領域５００は、そこを通過した光が光電変換部３０１、３０２により構成される撮像画素２００Ｇの全体で受光可能である。

撮像面位相差ＡＦでは、撮像素子１０７に撮像画素ごとに設けられたマイクロレンズ３０５を利用して瞳分割を行うため、回折の影響を受ける。図４において、各光電変換部の受光面から射出瞳面までの距離（瞳距離）が数１０ｍｍであるのに対し、マイクロレンズ３０５の直径は数μｍである。このため、マイクロレンズ３０５の絞り値が数万となり、数１０ｍｍレベルの回折ボケが生じる。したがって、光電変換部の受光面上に形成される光学像は、明瞭な射出瞳領域や部分瞳領域の像とはならずに、入射角に応じた受光率に対応する強度分布を持った像となる。

図５は、瞳分割における撮像素子１０７への入射光束を示している。第１部分瞳領域５０１と第２部分瞳領域５０２を通過した光束はそれぞれ、撮像素子１０７における対応する光電変換部３０１、３０２に互いに異なる角度で入射する。

本実施例の撮像素子１０７は、結像光学系の第１部分瞳領域５０１を通過した光束を受光する第１焦点検出画素２０１（光電変換部３０１）と、第２部分瞳領域５０２を通過した光束を受光する第２焦点検出画素２０２（光電変換部３０２）とを有する。さらに第１部分瞳領域５０１と第２部分瞳領域５０２を合わせた射出瞳領域５００を通過した光束を受光する撮像画素２００を有する。本実施例では、各撮像画素が第１および第２焦点検出画素２０１、２０２により構成されているが、撮像画素と第１および第２焦点検出画素とを別々の画素として設けてもよい。

また本実施例では、複数の撮像画素２００における第１焦点検出画素２０１からの出力信号を集めて第１焦点検出信号を生成し、複数の撮像画素２００における第２焦点検出画素２０２からの出力信号を集めて第２焦点検出信号を生成する。カメラＣＰＵ１２１は、これら対の第１および第２焦点検出信号を用いて撮像面位相差ＡＦにおける焦点検出を行う。さらに撮像画素２００ごとの第１および第２焦点検出画素２０１、２０２からの出力信号を加算することで、有効画素数Ｎの解像度の撮像信号を生成する。

次に、図６を用いて、第１および第２焦点検出信号の位相差（像ずれ量）と被写体像のデフォーカス量との関係について説明する。図では、被写体面８０１、８０２から結像光学系の第１および第２部分瞳領域５０１、５０２を通過した光束が撮像素子１０７の撮像面８００に到達している。

デフォーカス量ｄは、被写体像の結像位置から撮像面８００までの距離である。結像位置が撮像面８００より被写体側にある前ピン状態を負のデフォーカス量（ｄ＜０）で表し、結像位置が撮像面８００より被写体側とは反対側にある後ピン状態を正のデフォーカス量（ｄ＞０）で表す。結像位置が撮像面８００上にある合焦状態ではｄ＝０である。図は、被写体面８０１に対する合焦状態を示しており、被写体面８０２に対しては前ピン状態を示している。以下の説明では、前ピン状態（ｄ＜０）と後ピン状態（ｄ＞０）を合わせてデフォーカス状態（｜ｄ｜＞０）という。

前ピン状態では、被写体面８０２からの光束のうち第１および第２部分瞳領域５０１、５０２を通過した光束はそれぞれ、一旦集光した後に光束の重心位置Ｇ１、Ｇ２を中心として幅Γ１、Γ２に拡がり、撮像面８００上にてボケた像を形成する。ボケた像は、撮像素子１０７上の第１および第２焦点検出画素２０１、２０２によって受光され、これにより第１および第２焦点検出信号が生成される。第１および第２焦点検出信号は、撮像面８００上の重心位置Ｇ１、Ｇ２を中心にボケ幅Γ１、Γ２で拡がった被写体面８０２のボケ像を表す信号である。ボケ幅Γ１、Γ２は、デフォーカス量ｄの大きさ｜ｄ｜の増加に伴ってほぼ比例して増加する。また、第１および第２焦点検出信号の像ずれ量ｐ（重心位置Ｇ１、Ｇ２間の差）の大きさ｜ｐ｜も、｜ｄ｜の増加に伴ってほぼ比例して増加する。後ピン状態でも、第１および第２焦点検出信号の像ずれ方向が前ピン状態とは反対となるが、同様である。

したがって、像ずれ量ｐと予め決められた像ずれ量ｐをデフォーカス量ｄに換算するための換算係数Ｋとを用いて、デフォーカス量ｄを算出することができる。

図７のフローチャートは、本実施例における焦点検出処理を示している。カメラＣＰＵ１２１は、コンピュータプログラムに従って本処理を実行する。ここでは、第１および第２焦点検出信号として、Ｇ、Ｒ、Ｂ、Ｇの４つの撮像画素の第１および第２焦点検出信号を加算して得られるＹ信号を用いる。

ステップＳ１０では、カメラＣＰＵ１２１は、撮像素子１０７上の焦点検出領域内の第１焦点検出画素からの出力信号から第１焦点検出信号（Ａ像）を生成し、同焦点検出領域内の第２焦点検出画素からの出力信号から第２焦点検出信号（Ｂ像）を生成する。

次にステップＳ２０では、カメラＣＰＵ１２１は、第１および第２焦点検出信号に信号データ量を抑制するために列方向に加算処理を行う。さらに、Ｇ、Ｒ、Ｂ、Ｇの焦点検出信号の加算処理を行ってＹ信号を生成する。これら２つの加算処理を合わせて画素加算処理という。画素加算数が２つである場合は、画素ピッチが２倍となるため、ナイキスト周波数は非加算時の１／２となる。画素加算数が３つである場合は、画素ピッチが３倍となるため、ナイキスト周波数は非加算時の１／３となる。

次にステップＳ３０では、カメラＣＰＵ１２１は、第１および第２焦点検出信号に対して、それらの強度を揃えるためのシェーディング補正処理（光学補正処理）を行う。

次にステップＳ４０では、カメラＣＰＵ１２１は、第１および第２焦点検出信号に対して、それらの相関（信号の一致度）を良くして焦点検出精度を向上するために、特定の通過周波数帯域でのバンドパスフィルタ処理を行う。バンドパスフィルタ処理の例としては、ＤＣ成分をカットしてエッジ抽出を行う｛１、４、４、４、０、－４、－４、－４、－１｝等の差分型フィルタ処理や、高周波ノイズ成分を抑制する｛１、２、１｝等の加算型フィルタ処理がある。

次にステップＳ５０では、カメラＣＰＵ１２１は、バンドパスフィルタ処理後の第１および第２焦点検出信号を相対的に瞳分割方向にシフトさせるシフト処理を行い、これら第１および第２焦点検出信号の一致度を表す相関量を算出する。

バンドパスフィルタ処理後のｋ番目の第１焦点検出信号をＡ（ｋ）、第２焦点検出信号をＢ（ｋ）、焦点検出領域に対応する番号ｋの範囲をＷとする。シフト処理によるシフト量をｓ、シフト量ｓのシフト範囲をΓとすると、相関量ＣＯＲは式（１）により算出される。

シフト量ｓのシフト処理により、ｋ番目の第１焦点検出信号Ａ（ｋ）とｋ－ｓ番目の第２焦点検出信号Ｂ（ｋ－ｓ）を対応させて減算してシフト減算信号が生成される。生成されたシフト減算信号の絶対値を計算し、焦点検出領域に対応する範囲Ｗ内で番号ｋの和を取ることで相関量ＣＯＲ（ｓ）が算出される。なお、必要に応じて、行ごとに算出された相関量を、シフト量ごとに複数行にわたって加算してもよい。

次にステップＳ６０では、カメラＣＰＵ１２１は、サブピクセル演算により相関量ＣＯＲ（ｓ）が最小値となる実数値のシフト量ｓを算出して、これを像ずれ量ｐとする。さらにカメラＣＰＵ１２１は、像ずれ量ｐに変換係数Ｋを乗じてデフォーカス量（Ｄｅｆ）ｄを算出する。こうしてデフォーカス量が検出される。

本実施例では、水準（レベル）が互いに異なる複数（ここでは３つ）の空間周波数帯域でデフォーカス量を検出する。空間周波数帯域は、ステップＳ２０における画素加算数とステップＳ４０におけるバンドパスフィルタ処理により決まる。画素加算数が多く、バンドパスフィルタ処理の透過帯域が低いほど、デフォーカス量を検出する空間周波数帯域は低くなる。図８は、水準１、２、３の空間周波数帯域を示す。水準１が最も空間周波数帯域が高く、水準３が最も空間周波数帯域が低い。

なお、空間周波数帯域の数は３つに限定されるわけではなく、他の数であってもよい。また、複数の空間周波数帯域でデフォーカス量を同時に検出する必要はない。

位相差ＡＦにおける焦点検出精度はデフォーカスカーブとして表現される。図９は、光学計算結果による一般的なデフォーカスカーブの例を示す。実線、破線、細破線は、前述した水準１、２、３の空間周波数帯域でのデフォーカス量の検出結果を示している。横軸は、正しいデフォーカス量を示し、縦軸は検出されたデフォーカス量を示す。横軸の値と縦軸の値が常に等しい（縦横軸に対して４５°の角度をなす直線）となる状態が、検出誤差が０の理想状態である。

図９において、デフォーカス量が大きい領域においては３水準の空間周波数帯域でのデフォーカス量の結果に差異はあるが、ほぼ４５°の直線に一致している。また、デフォーカス量が０となる合焦状態近傍においては、水準１から３のすべての空間周波数帯域でのデフォーカス量の検出結果において検出誤差が小さい。一般的にはノイズ起因の検出結果のばらつきを抑えるために、最終的な合焦判定にはできるだけ高い空間周波数帯域でのデフォーカス量の検出結果を採用する。

図１０は、諸収差の１つである球面収差が大きい結像光学系における光学計算結果によるデフォーカスカーブの例を示す。最も高い水準１の空間周波数帯域でのデフォーカスカーブは４５°の直線から大きく外れているので検出誤差が大きく、さらにデフォーカスカーブが曲線形状となっていることから、デフォーカス量に応じて検出誤差が変化することを示している。水準２、３と空間周波数帯域が低いほどデフォーカスカーブが直線に近づいており、より検出誤差が小さいことを示している。

一般的に球面収差が大きい結像光学系により形成される像は合焦状態近傍でもボケており、デフォーカス量を大きくしてもボケ量の増加が少ない。空間周波数帯域が高い場合にはデフォーカスによる変化が少ない線像のエッジを検出し、空間周波数帯域が低い場合には像全体の変化を検出する。このため、空間周波数帯域が低い方が球面収差が大きい結像光学系においては良好なデフォーカス量の検出結果が得られる。

図１２は、本実施例におけるＬＳＦ（線像）を示す。第１焦点検出信号をＬＳＦ＿Ａ、第２焦点検出信号をＬＳＦ＿Ｂとして示している。Ｄｅｆ０は合焦状態を示しており、Ｄｅｆ－とＤｅｆ＋はそれぞれ前ピン側と後ピン側に同一量ボケている状態を示す。図９に示したような収差が小さい結像光学系においては、合焦状態ではＬＳＦ＿ＡとＬＡＦ＿Ｂがほぼ一致する。またＤｅｆ－とＤｅｆ＋では、ＬＳＦ＿ＡとＬＳＦ＿Ｂの位置が入れ替わるが、間隔はほぼ一致する。なお、ＬＳＦ＿ＡとＬＳＦ＿Ｂを合算すると、撮像信号のＬＳＦとなる。

一方、図１０に示したように収差が大きい結像光学系においては、ＬＳＦ＿ＡとＬＳＦ＿Ｂの崩れや非対称性が大きく、合焦状態においてもＬＳＦ＿ＡとＬＡＦ＿Ｂの形状が不一致であるため、検出誤差が大きくなる。Ｄｅｆ－におけるＬＳＦ＿ＡとＬＳＦ＿Ｂの間隔は収差小であるときの間隔が正しいが、収差大であるときのＬＳＦ＿ＡとＬＳＦ＿Ｂの間隔は正しい間隔よりも小さくなる。また、Ｄｅｆ＋におけるＬＳＦ＿ＡとＬＳＦ＿Ｂの間隔は収差小であるときの間隔が正しいが、収差大であるときのＬＳＦ＿ＡとＬＳＦ＿Ｂの間隔は正しい間隔よりも大きくなる。

上述したように、収差大のときはＬＳＦの崩れと非対称性により、エッジを検出するような高周波数帯域では、検出誤差が大きくなるとともに、デフォーカス量に応じて検出誤差量が変化する。

本実施例では、収差が大きい結像光学系においても良好な焦点検出精度が得られるようにするために、複数の空間周波数帯域のうち結像光学系の収差量に関する情報に応じた空間周波数帯域で検出されたデフォーカス量を使用する。

以下では、結像光学系が交換レンズに設けられており、該交換レンズが結像光学系の球面収差量を変更（可変設定）可能なソフトフォーカスレンズである場合について説明する。この場合における交換レンズは、図１に括弧書きで示すレンズＣＰＵ１５１を有している。コンピュータであるレンズＣＰＵ１５１は、カメラＣＰＵ１２１と相互に通信可能であり、カメラＣＰＵ１２１からの指令に応じて交換レンズ内に設けられたフォーカス駆動回路１２６、絞り駆動回路１２８およびズーム駆動回路１２９を制御する。同様に図１に括弧書きで示す記憶手段としてのレンズメモリ１５２は、可変設定可能な結像光学系の球面収差量等の各種レンズ情報を記憶している。また、通知手段としてのレンズＣＰＵ１５１は、可変設定された球面収差量に関する情報を通信によりカメラ本体（カメラＣＰＵ１２１）に通知することができる。

図１１のフローチャートは、カメラＣＰＵ１２１がコンピュータプログラムに従って実行する帯域選択処理（制御方法）を示している。ステップＳ１１０においてレンズＣＰＵ１５１が結像光学系の収差量に関する情報（以下、収差量情報という）をカメラに向けて送信（通知）すると、ステップＳ１２０においてカメラＣＰＵ１２１が該収差量情報を受信する。

収差量情報は、実際の収差量を示す情報であってもよいし、収差量の大きさを示す指標であってもよい。また、波面収差の大きさを示す情報であってもよいし、収差量の大小を２値で示す情報であってもよい。また、カメラＣＰＵ１２１が交換レンズがソフトフォーカスレンズであることをレンズＩＤ等の識別情報から認識している場合は、該ソフトフォーカスレンズの収差設定値を収差量情報として取得してもよい。

次にステップＳ１３０では、カメラＣＰＵ１２１は、収差量情報が示す収差量が小、中および大のいずれかを判定する。カメラＣＰＵ１２１は、収差量が小の場合はステップＳ１４０に進み、水準１の空間周波数領域でのデフォーカス量をＡＦ用に選択し、収差が大の場合はステップＳ１４１に進んで水準３の空間周波数領域でのデフォーカス量をＡＦ用に選択する。また収差量が中の場合はステップＳ１４２に進んで水準２の空間周波数領域でのデフォーカス量をＡＦ用に選択する。

つまり、カメラＣＰＵ１２１は、収差量に応じた空間周期数帯域でＡＦに使用されるデフォーカス量を検出する。

結像光学系がソフトフォーカスレンズである場合について説明したが、ソフトフォーカスレンズのような収差可変タイプではなくても、収差が大きい結像光学系であればよい。また、収差が大となる設定であっても、Ｆ値が大きい場合は収差が低減されるため、Ｆ値に応じてＡＦ用に選択する空間周波数帯域を変更してもよい。Ｆ値が大きい場合は、収差量が小さいことを示す情報をソフトフォーカスレンズからカメラ本体に通信で伝えてもよい。

次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例でも、実施例１と同様にカメラＣＰＵ１２１が水準１、２、３の空間周波数帯域でのデフォーカス量を検出する。

一方、交換レンズでは、図１に示したメモリ１５２に、水準１、２、３の空間周波数帯域にそれぞれ対応するフラグ（焦点検出用の空間周波数帯域に関する情報）としてＦｌｇ１、Ｆｌｇ２、Ｆｌｇ３をメモリ１５２に記憶させておく。そして、レンズＣＰＵ１５１は、可変設定された結像光学系の収差量の大きさに応じたフラグ（例えば大、中、小を示すフラグ)や、収差量に対応した数値を示すフラグをメモリ１５２から読み出してカメラＣＰＵ１２１に通知する。フラグが通知されたカメラＣＰＵ１２１は、該フラグに対応する水準の空間周波数帯域でのデフォーカス量を使用してＡＦを行う。

具体的には、カメラＣＰＵ１２１は、Ｆｌｇ１が通知された場合は水準１の空間周波数帯域でのデフォーカス量を、Ｆｌｇ２が通知された場合は水準２の空間周波数帯域でのデフォーカス量を用いてＡＦを行う。また、Ｆｌｇ３が通知され場合は水準３の空間周波数帯域でのデフォーカス量を用いてＡＦを行う。

カメラＣＰＵ１２１およびレンズＣＰＵ１５１は、コンピュータプログラムに従って上述した処理を実行する。

なお、レンズＣＰＵ１５１からカメラＣＰＵ１２１に対して、焦点検出用の空間周波数帯域を示すフラグではなく、焦点検出用の空間周波数帯域に関する情報として空間周波数帯域の値（例えば１０本/ｍｍ）を通知してもよい。この場合、カメラＣＰＵ１２１は、その値に合致するデフォーカス量を使用してＡＦを行う。

以上説明した各実施例によれば、収差が大きい結像光学系を通して焦点検出を行う場合においても（収差量にかかわらず）、良好な焦点検出結果を得ることができる。なお、上記各実施例では焦点検出結果を用いてＡＦを行う場合について説明したが、焦点検出結果を用いた被写体までの距離測定を行ってもよい。これにより、良好な距離の測定結果が得られる。

各実施例で説明した焦点検出方法は、上述したレンズ交換型カメラやレンズ一体型カメラに限らず、ビデオカメラやカメラを備えた携帯電話機、パーソナルコンピュータ、ゲーム機等の各種機器においても実施することができる。

なお、上述の実施例の変形例として、交換レンズとしてのレンズ装置の構成をより詳しく説明する。レンズ装置は収差を変化させる光学部材を有している。この光学部材は、収差によっていわゆるソフトフォーカス効果を実現できるものである。レンズ装置に設けられた操作部材（不図示）をユーザが操作することに応じて、この光学部材が駆動され、ソフトフォーカス効果の程度が変化する。レンズ装置は不図示の通信制御手段を有し、レンズ装置とカメラのマウント部に設けられた接点を介して通信を実行する構成となっている。

カメラの電源がオンになり、レンズ装置に電源供給がなされることに応じて、カメラとレンズ装置との間で属性情報を交換する初期通信が実行される。初期通信の中で、レンズ装置はカメラに対し、収差を変化させる光学部材を有することを示す情報、もしくは収差を変化させることが可能であることを示す情報を、撮像装置に送信する。これにより、レンズ装置とカメラとの間での収差の変化に応じた通信や、上述の実施例で述べたような収差の変化に応じたカメラでの処理が可能になる。ユーザによって操作部材が操作された場合に、レンズ装置はこの操作に応じて変化する収差量に対応する情報をカメラに送信する。この情報の零は、上述の実施例で述べたフラグである。

次に、本発明の実施例３について説明する。実施例３では、結像光学系の収差状態である収差量を変更しながらブラケット撮像を行い、ユーザが所望の収差量、すなわちソフトフォーカス度合いの撮像画像を選択できるようにしている。

図１６は、本実施例のカメラの構成を示している。同図において、図１に示したカメラの構成要素と同じ構成要素には、図１と同符号を付して説明に代える。また、本実施例でも、結像光学系が交換レンズに設けられていてもよいが、図１６において図１に示したレンズＣＰＵ１５１とレンズメモリ１５２の図示は省略している。

本実施例では、第１レンズ群１０１と第２レンズ群１０３の光軸方向への移動によってソフトフォーカス効果を得る。ソフトフォーカス駆動回路１２９′は、カメラＣＰＵ１２１からのソフトフォーカス指令に基づいてソフトフォーカスアクチュエータ１１１′を制御することで、第１および第２レンズ群１０１、１０３を駆動する。

また、カメラＣＰＵ１２１の内部メモリには、実施例１と同様に、撮像素子１０７からの出力信号を用いたＡＦで必要となる補正値算出係数が記憶されている。この補正値算出係数は、第３レンズ群１０５の位置に対応したフォーカス状態、第１レンズ群１０１と第２レンズ群１０３の位置に対応した収差量、結像光学系の絞り値（Ｆ値）および撮像素子１０７の設定瞳距離と画素サイズに応じて複数用意されている。カメラＣＰＵ１２１は、ＡＦを行う際にフォーカス状態、収差量、Ｆ値、設定瞳距離および画素サイズの組み合わせに対応する補正値算出係数と撮像素子１０７上での像高とから補正値を算出する。

なお、実施例１でも説明したように、結像光学系が交換レンズに設けられている場合は、補正値算出係数を記憶するメモリを交換レンズ内に設け、ＡＦに際してカメラ本体が交換レンズから通信により取得した補正値算出係数を用いて補正値を算出してもよい。

操作スイッチ群１３２′は、電源スイッチ、レリーズ（撮像トリガ）スイッチ、ソフトフォーカス操作スイッチ、撮像モード選択スイッチ等を含む。

図１３のフローチャートは、本実施例においてカメラＣＰＵ１２がコンピュータプログラムに従って実行する収差ブラケット撮像処理を示している。

収差ブラケット撮像とは、ソフトフォーカスレンズ群である第１および第２レンズ群１０１、１０３を光軸方向に移動させて結像光学系の収差量（ソフトフォーカス度合い）を変更しながら複数の収差量の撮像画像を取得する撮像である。収差ブラケット撮像は、カメラのメニュー画面を通じてユーザが選択可能な機能の１つとしてもよいし、操作スイッチ群１３２′（または交換レンズ）に設けられた収差ブラケットスイッチがユーザにより操作されることで実行されるようにしてもよい。レンズ交換型カメラにおいて収差ブラケット撮像がユーザにより指示された場合には、カメラから交換レンズに収差ブラケット撮像が指示されたことを通知する。またレンズ交換型カメラに対してソフトフォーカスレンズを含む交換レンズが装着された場合には、交換レンズからカメラに対して収差ブラケット撮像が可能であることを通知してもよい。

収差ブラケット撮像処理を開始したカメラＣＰＵ（設定手段）１２は、ステップＳ１５１において、収差ブラケット撮像における撮像回数Ｎと収差量の変更範囲ＡＢを設定する。撮像回数Ｎと収差量の変更範囲ＡＢは、ユーザが予め指定した回数と範囲に応じてカメラＣＰＵ１２が設定してもよいし、カメラＣＰＵ１２が自動的に設定してもよい。

そしてカメラＣＰＵ１２は、例えば、撮像回数Ｎ＝５、収差範囲ＡＢ＝±２が設定された場合には、－２、－１、０、＋１、＋２という５つの収差量での５回の撮像を行うように決定する。収差量０では収差がなく、収差量の絶対値が大きいほど収差量が大きくなってソフトフォーカス度合いが強くなる。なお、収差量は、上記のように＋－の符号と整数で表現されてもよいし、自然数やアルファベット等で表現されてもよく、表現方法に限定はない。

次にステップＳ１５２では、カメラＣＰＵ１２は、ステップＳ１５１で設定された複数の収差量のうち最初の収差量（例えば－２）を今回の収差量に設定する。

次にステップＳ１５３では、カメラＣＰＵ１２は、ソフトフォーカスアクチュエータ１１１′を制御して、ステップＳ１５１で設定された収差量に対応する位置に第１および第２レンズ群１０１、１０３を移動させる。結像光学系が交換レンズに設けられている場合は、カメラＣＰＵ１２は、交換レンズに対して設定された収差量に応じた位置への第１および第２レンズ群１０１、１０３の駆動を指令（制御）する。この指令は、後に収差量の設定が変更されるごとに行われる。

なお、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、交換レンズに光軸回りで回転可能な収差リングが設けられている場合に、ソフトフォーカスアクチュエータ１１１′が該収差リングを回転させることで第１および第２レンズ群１０１、１０３が光軸方向に駆動される構成としてもよい。図示の収差リングにはその周方向に収差量－２、－１、０、＋１、＋２が示されており、そのうち交換レンズの固定筒に設けられたマークの位置の収差量が現在の収差量としてユーザに表示される。また、ソフトフォーカスアクチュエータ１１１′が設けられていない場合には、ユーザが手動で収差リングを回転操作することで第１および第２レンズ群１０１、１０３を移動させ、収差量を変更するようにしてもよい。

次にステップＳ１５４では、カメラＣＰＵ１２は、ステップＳ１５３までで設定された収差量において、図７に示した焦点検出処理にてデフォーカス量を算出し、該デフォーカス量に応じて第３レンズ群１０５を駆動してピント合わせ（ＡＦ）を行う。本ステップでは、収差量の変更に伴うピントずれを補正して、収差量にかかわらず被写体にピントが合った画像を取得するためにＡＦを行う。この際、図１１を用いて説明したように、カメラＣＰＵ１２は、ステップＳ１５２で設定された収差量に応じた空間周波数領域（水準）でのデフォーカス量を選択する。

次にステップＳ１５５では、カメラＣＰＵ１２は、ステップＳ１５１で設定された撮像回数Ｎの収差ブラケット撮像を開始し、各回の撮像により得られた画像をフラッシュメモリ１３３に記録していく。

次にステップＳ１５６では、カメラＣＰＵ１２は、撮像回数Ｎの収差ブラケット撮像が完了したか否かを判定する。完了していなければステップＳ１５２に戻って次の収差量を設定し、第１および第２レンズ群１０１、１０３の駆動（ステップＳ１５３）とピント合わせ（ステップＳ１５４）を経て次の撮像を行う。一方、収差ブラケット撮像が完了すれば、収差ブラケット撮像処理を終了するとともに、得られたＮ枚の撮像画像を表示器１３１に表示する。

図１５（ａ）～（ｅ）は、収差ブラケット撮像により得られた互いに収差量が異なる５つの撮像画像の例を示している。図１５（ｃ）に示す収差量０の撮像画像に比べて、図１５（ｂ）に示す収差量＋１と図１５（ｄ）に示す収差量－１の撮像画像はソフトフォーカス度合いがやや高い画像となっている。また、図１５（ａ）に示す収差量＋２と図１５（ｅ）に示す収差量－２の撮像画像はソフトフォーカス度合いがさらに高い画像となっている。なお、図１５（ｂ）と図１５（ｄ）の撮像画像および図１５（ａ）と図１５（ｅ）の撮像画像ではそれぞれ、収差量の絶対値は１や２で同じであるが、第１および第２レンズ群１０１、１０３の移動方向が互いに反対であり、それに応じて異なる画像となっている。

ソフトフォーカス度合いは被写体が複数ある場合のそれらの配置およびＦ値や被写体距離等の撮像条件によっても異なる。このため、本実施例のように互いに異なる収差量での実際の撮像により得られた複数の撮像画像を表示することで、ユーザは所望のソフトフォーカス度合いの撮像画像を容易に選択することができる。

本実施例では、収差量を変更しながらブラケット撮像を行う場合について説明したが、ブラケット撮像において収差量以外のパラメータも変更してもよい。例えば、収差量に加えて、絞り状態（Ｆ値）を変更してもよい。この場合、まず初期のＦ値（例えば、Ｆ＝４）を設定した状態で収差ブラケット撮像を行い、その後に次のＦ値（例えば、Ｆ＝５．６）を設定して収差ブラケット撮像を行う。これにより、Ｆ値ごとに収差量が異なる複数の撮像画像を取得することができ、ユーザにより選択可能なソフトフォーカス度合いの数を増やすことができる。

次に実施例４について説明する。本実施例では、結像光学系の収差量に応じてデフォーカス量を補正する。

ここでは、球面収差量を変更（可変設定）可能なソフトフォーカスレンズ（交換レンズ）がレンズ交換式カメラに装着されている場合について説明する。ソフトフォーカスレンズは、設定された収差量に関する情報（以下、収差量情報という）を通信によりカメラに通知する。

図１７のフローチャートは、本実施例においてカメラＣＰＵ１２がコンピュータプログラムに従って実行する焦点検出処理を示している。ステップＳ２００からステップＳ２５０までの処理は、図７におけるステップＳ１０からステップＳ６０と同じである。

ステップＳ２５０においてデフォーカス量が算出されると、カメラＣＰＵ１２は、ステップＳ２６０において、次に説明する補正情報としての補正係数を用いて焦点検出結果であるデフォーカス量を補正する。

図１８のフローチャートは、補正係数を算出（取得）する処理を示している。カメラＣＰＵ１２は、ステップＳ３００にてソフトフォーカスレンズから通知された収差量情報をステップＳ３１０で受信する。収差量情報は、波面収差のようにゼルニケ係数を用いて表現された収差の情報でもよいし、ソフトフォーカスレンズを装着していることをレンズＩＤ等でカメラＣＰＵ１２が認識している場合はソフトフォーカスレンズにおける収差量の設定値の情報でもよい。

次にステップＳ３２０では、カメラＣＰＵ１２は、ユーザによりデフォーカス量の補正を行うか否かのどちらが選択されているか、さらには補正を行う場合にどの補正係数算出方法が選択されているかを判断する。本実施例では、補正係数算出方法として、収差量に応じた補正係数（収差考慮補正係数）を算出する方法と、収差量によらない補正係数（収差非考慮補正係数）を算出する方法を選択可能である。

カメラＣＰＵ１２は、デフォーカス量の補正を行わない選択がなされている場合はステップＳ３３０に進み、補正係数＝１を設定してステップＳ３６０に進む。この場合、ステップＳ２５０で算出されたデフォーカス量がそのままＡＦに用いられる。

一方、収差考慮補正係数を算出する方法が選択されている場合はステップＳ３４０に進み、収差非考慮補正係数を算出する方法が選択されている場合はステップＳ３５０に進む。

ステップＳ３４０では、カメラＣＰＵ１２は、補正係数を、デフォーカス量とＦ値ごとに、ソフトフォーカスレンズから受信した収差量情報を用いて算出する。例えば、ソフトフォーカスレンズからの収差量情報として、球面収差量を表す４次のゼルニケ係数Ｚを取得した場合には、以下の式（２）を用いて補正係数Ｋｇａｉｎを算出する。
Ｋｇａｉｎ＝ｍ１×Ｚ^２＋ｍ１×Ｚ＋ｍ０ （２）
式（２）におけるｍ２、ｍ１、ｍ０はゼルニケ係数Ｚで補正係数をフィッティングした場合のフィッティング係数である。フィッティング係数は、代表的なデフォーカス量とＦ値ごとのテーブルデータとしてカメラＣＰＵ１２が保持しており、代表的なデフォーカス量とＦ値以外のフィッティング係数は線形補間により取得する。フィッティングは、１次もしくは３次以上でもよい。また、複数のゼルニケ係数でフィッティングしてもよい。

また、カメラＣＰＵ１２は、予めデフォーカス量、Ｆ値および収差量ごとの補正係数を記憶しておき、デフォーカス量を補正する際のデフォーカス量、Ｆ値および収差量に応じて補正係数を選択してもよい。さらに補正係数を、デフォーカス量、Ｆ値および収差量に加えて、空間周波数帯域（水準）に応じて異ならせてもよい。

カメラＣＰＵ１２は、このようにして取得した補正係数を用いてステップＳ３６０にてデフォーカス量を補正する。具体的には、式（３）を用いてデフォーカス量を補正する。

ｄ＝ｐ×Ｋ×Ｋｇａｉｎ （３）
式（３）において、ｄは補正されたデフォーカス量、ｐは像ずれ量、Ｋは像ずれ量からデフォーカス量への変換に用いる変換係数である。

図１９（ａ）～（ｃ）は、球面収差量に応じた補正係数の例を示す。各図の横軸はデフォーカス量を示し、デフォーカス量がほぼ０である「合焦」を挟んで左側が前ピン側、右側が後ピン側である。縦軸は補正係数を示している。図１９（ａ）は収差量が小さい場合の補正係数を示している。この場合の補正係数は、「合焦」を挟んで前ピン側と後ピン側とで概ね対称な値となっている。一方、図１９（ｂ）、（ｃ）は収差量が大きい場合の補正係数を示している。これらの場合の補正係数は、「合焦」を挟んで前ピン側と後ピン側で非対称となっている。

また、ステップＳ３５０では、カメラＣＰＵ１２は、デフォーカス量とＦ値ごとの補正係数を、収差量情報を用いることなく算出する。そして、その補正係数を用いてステップＳ３６０にてデフォーカス量を補正する。

なお、本実施例では収差量が可変であるソフトフォーカスレンズがカメラに装着された場合について説明したが、収差量が可変でなくても、収差量が大きいレンズがカメラに装着される場合でも本実施例と同等の処理を適用することができる。
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

１０１～１０６ レンズ群または絞り（結像光学系）
１０７ 撮像素子
１２１ カメラＣＰＵ（焦点検出手段）

Claims (31)

1. 結像光学系の射出瞳における互いに異なる領域をそれぞれ通過した光束を受光する対の焦点検出画素を含む撮像素子と、
   前記対の焦点検出画素からの出力信号を用いて生成された対の焦点検出信号を用いて前記結像光学系の焦点検出を行う焦点検出手段とを有し、
   前記焦点検出手段は、
   複数の空間周波数帯域での前記焦点検出を行うことが可能であり、
   複数の空間周波数帯域のうち前記結像光学系の収差量に応じた空間周波数帯域で、使用する焦点検出結果を得ることを特徴とする撮像装置。
2. 前記収差量は、球面収差量であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記結像光学系を有するレンズ装置が前記撮像装置に対して着脱可能であり、
   前記焦点検出手段は、前記収差量に関する情報または前記収差量に応じた焦点検出用の空間周波数帯域に関する情報を前記レンズ装置から取得し、前記複数の空間周波数帯域のうち前記情報に応じて選択した空間周波数帯域で、前記使用する焦点検出結果を得ることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記結像光学系を有するレンズ装置が前記撮像装置に対して着脱可能であり、
   前記焦点検出手段は、前記収差量に関する情報または前記収差量に応じた焦点検出用の空間周波数帯域に関する情報を前記レンズ装置から取得し、該情報に応じて、前記複数の空間周波数帯域での焦点検出結果のうち前記使用する焦点検出結果を選択することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
5. 前記焦点検出手段は、前記収差量が大きいほど低い空間周波数帯域で、前記使用する焦点検出結果を得ることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の撮像装置。
6. 前記焦点検出手段は、前記結像光学系のＦ値に応じて異なる空間周波数帯域で、前記使用する焦点検出結果を得ることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の撮像装置。
7. 前記撮像装置は、前記使用する焦点検出結果に基づいて前記結像光学系のフォーカス制御を行うことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の撮像装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の撮像装置に着脱可能に装着され、結像光学系を有するレンズ装置であって、
   前記結像光学系の収差量に関する情報または前記収差量に応じた焦点検出用の空間周波数帯域に関する情報を記憶する記憶手段と、
   前記情報を前記撮像装置に通知する通知手段とを有することを特徴とするレンズ装置。
9. 前記結像光学系の収差量を変更可能であることを特徴とする請求項８に記載のレンズ装置。
10. 撮像装置に装着可能なレンズ装置であって、
    ユーザによる操作を受け付ける操作部材と、
    前記操作部材への操作に応じて収差を変化させる光学部材と、
    前記撮像装置との通信を行う通信制御手段とを有し、
    前記通信制御手段は、
    前記収差を変化させる光学部材を有することを示す情報を前記撮像装置に送信し、
    ユーザによって前記操作部材が操作された場合に、該操作に応じて変化する収差量に対応する情報を送信することを特徴とするレンズ装置。
11. 結像光学系の射出瞳における互いに異なる領域をそれぞれ通過した光束を受光する対の焦点検出画素を含む撮像素子を有する撮像装置の制御方法であって、
    前記対の焦点検出画素からの出力信号を用いて対の焦点検出信号を生成するステップと、
    前記対の焦点検出信号を用いた前記結像光学系の焦点検出が可能な複数の空間周波数帯域のうち、前記結像光学系の収差量に応じた空間周波数帯域で、使用する焦点検出結果を得るステップとを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
12. 請求項１１に記載の制御方法が用いられる撮像装置に着脱可能に装着され、結像光学系を有するレンズ装置の制御方法であって、
    前記結像光学系の収差量に関する情報または前記収差量に応じた焦点検出用の空間周波数帯域に関する情報を記憶するステップと、
    前記情報を前記撮像装置に通知するステップとを有することを特徴とするレンズ装置の制御方法。
13. 撮像装置に装着可能に装着され、ユーザによる操作部材への操作に応じて収差を変化させる光学部材を有するレンズ装置の制御方法であって
    前記収差を変化させる光学部材を有することを示す情報を前記撮像装置に送信するステップと、
    ユーザによって前記操作部材が操作された場合に、該操作に応じて変化する収差量に対応する情報を送信するステップとを有することを特徴とするレンズ装置の制御方法。
14. 請求項１１に記載の制御方法に従う処理を前記撮像装置のコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
15. 請求項１２に記載の制御方法に従う処理を前記レンズ装置のコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
16. 請求項１３に記載の制御方法に従う処理を前記レンズ装置のコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
17. 結像光学系からの光束を受光して撮像を行うとともに、前記結像光学系の射出瞳における互いに異なる領域をそれぞれ通過した光束を受光する対の焦点検出画素を含む撮像素子と、
    前記対の焦点検出画素からの出力信号を用いて生成された対の焦点検出信号を用いて前記結像光学系の焦点検出を行う焦点検出手段とを有する撮像装置であって、
    前記結像光学系は、収差量の変更が可能な光学系であり、
    前記収差量が変更されるごとに、焦点検出結果に応じた前記結像光学系のフォーカス制御と前記撮像を行う制御手段を有することを特徴とする撮像装置。
18. 前記収差量は、球面収差量であることを特徴とする請求項１７に記載の撮像装置。
19. 互いに異なる前記収差量での前記撮像の回数を設定する設定手段を有することを特徴とする請求項１７または１８に記載の撮像装置。
20. 前記結像光学系を有するレンズ装置が前記撮像装置に対して着脱可能であり、
    前記制御手段は、前記収差量に関する情報を前記レンズ装置から取得することを特徴とする請求項１７から１９のいずれか一項に記載の撮像装置。
21. 前記結像光学系を有するレンズ装置が前記撮像装置に対して着脱可能であり、
    前記制御手段は、前記レンズ装置における前記収差量の変更を制御することを特徴とする請求項１７から２０のいずれか一項に記載の撮像装置。
22. 前記焦点検出手段は、
    複数の空間周波数帯域での前記焦点検出を行うことが可能であり、
    複数の空間周波数帯域のうち前記収差量に応じた空間周波数帯域で、使用する焦点検出結果を得ることを特徴とする請求項１７から２１のいずれか一項に記載の撮像装置。
23. 結像光学系の射出瞳における互いに異なる領域をそれぞれ通過した光束を受光する対の焦点検出画素を含む撮像素子と、
    前記対の焦点検出画素からの出力信号を用いて生成された対の焦点検出信号を用いて前記結像光学系の焦点検出を行う焦点検出手段と、
    前記結像光学系の収差量に応じた補正情報を取得し、該補正情報を用いて焦点検出結果を補正する制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。
24. 前記収差量は、球面収差量であることを特徴とする請求項２３に記載の撮像装置。
25. 前記結像光学系を有するレンズ装置が前記撮像装置に対して着脱可能であり、
    前記制御手段は、前記収差量に関する情報を前記レンズ装置から取得することを特徴とする請求項２３または２４に記載の撮像装置。
26. 前記補正情報が、前記焦点検出結果に応じて異なることを特徴とする請求項２３から２５のいずれか一項に記載の撮像装置。
27. 前記結像光学系は、前記収差量の変更が可能な光学系であることを特徴とする請求項１２３から２６のいずれか一項に記載の撮像装置。
28. 結像光学系からの光束を受光して撮像を行うとともに、前記結像光学系の射出瞳における互いに異なる領域をそれぞれ通過した光束を受光する対の焦点検出画素を含む撮像素子を有する撮像装置の制御方法であって、
    前記結像光学系は、収差量の変更が可能な光学系であり、
    前記対の焦点検出画素からの出力信号を用いて生成された対の焦点検出信号を用いて前記結像光学系の焦点検出を行うステップと、
    前記収差量が変更されるごとに、焦点検出結果に応じた前記結像光学系のフォーカス制御と前記撮像を行うステップとを有することを特徴とする制御方法。
29. 結像光学系の射出瞳における互いに異なる領域をそれぞれ通過した光束を受光する対の焦点検出画素を含む撮像素子を有する撮像装置の制御方法であって、
    前記対の焦点検出画素からの出力信号を用いて生成された対の焦点検出信号を用いて前記結像光学系の焦点検出を行うステップと、
    前記結像光学系の収差量に応じた補正情報を取得し、該補正情報を用いて焦点検出結果を補正するステップとを有することを特徴とする制御方法。
30. 請求項２８に記載の制御方法に従う処理を前記撮像装置のコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
31. 請求項２９に記載の制御方法に従う処理を前撮像装置のコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
    

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