(57)【要約】【課題】撮影レンズによるケラレによって生じる焦点検出誤差を抑制して、高精度な焦点検出を可能とする。【解決手段】撮影レンズの第１の射出瞳領域からの物体像を光電変換する第１の画素群と、第１の射出瞳領域とは異なる第２の射出瞳領域からの物体像を光電変換する第２の画素群とを有する光電変換部と、第１の画素群から得られる第１の像信号と第２の画素群から得られる第２の像信号を用いて撮影レンズの焦点検出を行なう焦点検出部と、第１の射出瞳領域の重心と第２の射出瞳領域の重心とを結んだ直線の第１及び第２の画素群の画素の並び方向に対する傾きを算出する算出部と、射出瞳重心傾き算出部の算出結果に基づいて焦点検出範囲を設定する焦点検出範囲設定部とを備える。【選択図】  図１３
2010107770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズの第１の射出瞳領域からの物体像を光電変換する第１の画素群と、前記第１の射出瞳領域とは異なる第２の射出瞳領域からの物体像を光電変換する第２の画素群とを有する光電変換手段と、
前記第１の画素群から得られる第１の像信号と前記第２の画素群から得られる第２の像信号とを用いて前記撮影レンズの焦点検出を行なう焦点検出手段と、
前記第１の射出瞳領域の重心と前記第２の射出瞳領域の重心とを結んだ直線の前記第１及び第２の画素群の画素の並び方向に対する傾きを算出する算出手段と、
前記算出手段の算出結果に基づいて焦点検出範囲を設定する焦点検出範囲設定手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記光電変換手段は、撮像用の信号を取得するための第３の画素群を有し、該第３の画素群の間に前記第１の画素群と前記第２の画素群が離散的に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記撮影レンズからズーム情報と絞り情報を取得する情報取得手段と、前記ズーム情報と絞り情報に対応したレンズ枠情報を記憶する記憶手段と、該記憶手段から前記ズーム情報と前記絞り情報に対応した前記レンズ枠情報を取得する枠情報取得手段とさらに備え、前記算出手段は前記レンズ枠情報に基づいて前記第１の射出瞳の重心及び前記第２の射出瞳の重心を算出し、前記第１の射出瞳領域の重心と前記第２の射出瞳領域の重心とを結んだ直線の前記第１及び第２の画素群の画素の並び方向に対する傾きを算出することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮影レンズからレンズ枠情報を取得する枠情報取得手段さらに備え、前記算出手段は前記レンズ枠情報に基づいて前記第１の射出瞳の重心及び前記第２の射出瞳の重心を算出し、前記第１の射出瞳領域の重心と前記第２の射出瞳領域の重心とを結んだ直線の前記第１及び第２の画素群の画素の並び方向に対する傾きを算出することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記光電変換手段から得られる画像を表示する表示手段をさらに備え、前記撮影レンズのズーム状態又は絞り状態が変更される毎に、前記画像に重畳表示される焦点検出範囲を更新することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記光電変換手段から得られる画像を表示する表示手段をさらに備え、前記撮影レンズのズーム域の全域及び絞り値の全域で焦点検出可能な範囲を、焦点検出範囲として前記画像に重畳表示することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子から得られた一対の像信号の相対位置関係から撮影レンズの焦点状態を検出する焦点検出手段を有する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮影レンズの焦点状態に応じて相対位置関係が変わる一対の像信号の位相差から、撮影レンズの焦点状態を検出する焦点検出方法が知られており、特開平５−１２７０７４号公報（特許文献１）などに開示されている。これは、いわゆる瞳分割方式の焦点検出光学系により撮影光学系を通過する一対の光束から一対の被写体像を光電変換素子に形成し、光電変換素子により被写体像を光電変換することにより被写体像信号を得、この被写体像信号に対して所定の演算を行なって撮影光学系のデフォーカス量を算出するものである。
【０００３】
瞳分割方式の焦点検出光学系では、第１の入射角度分布を有する第１焦点検出画素列と、第１の入射角分布から偏倚した第２の入射角分布を有する第２焦点検出画素列を光電変換素子に備えている。この入射角度分布の偏倚方向を瞳分割方向と称する。この瞳分割により、焦点検出画素列対は瞳分割方向に偏倚した一対の異なる撮影レンズ瞳領域を透過した光束を受光することになる。撮影レンズの焦点状態が変化すると、一対の瞳領域を透過した一対の光学像は、瞳分割方向に沿ってそれぞれ反対の向きに移動する。そこで、第１及び第２焦点検出画素列を瞳分割方向に形成することで、一対の光学像の移動量を検出し、焦点状態を推定するのが瞳分割方式の焦点検出の原理である。
【０００４】
このような瞳分割方式の焦点検出装置においては、撮影光学系と焦点検出光学系の組合せによっては焦点検出に用いる光束のケラレが生ずる場合がある。そして、そのケラレが一様でない場合は焦点検出精度に悪影響を与え、最悪の場合には焦点検出不能になってしまうという問題点があった。
【０００５】
このケラレによる悪影響を軽減する技術が、特開平３−２１４１３３号公報（特許文献２）に開示されている。特許文献２では、撮影光学系と焦点検出光学系により発生する光量低下を受光素子面上の位置に関連付けした光量分布情報を算出し、この光量分布情報に基づいて焦点検出範囲を定義したり、信号を補正したりしている。
【特許文献１】特開平５−１２７０７４号公報
【特許文献２】特開平３−２１４１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２では、光量低下は考慮しているが、焦点検出光学系における一対の瞳領域の重心が、瞳分割方向に対して傾いてしまう現象に対して全く考慮されていないという問題があった。
【０００７】
撮影レンズのケラレにより、一対の瞳領域が瞳分割方向に対して傾いた形状で切り取られると、一対の瞳領域の重心は瞳分割方向に対して傾く。一方、第１及び第２焦点検出画素列は瞳分割方向に平行に形成されているため、一対の瞳領域を透過した一対の光学像の移動方向と、第１及び第２の焦点検出画素列の方向とが一致しなくなってしまう。像の移動方向と検出画素の並び方向が一致しないと、第１及び第２焦点検出画素列が検出する一対の光学像に視差が生じてしまう。視差があると、検出される像間隔にずれが発生し、焦点検出誤差が発生してしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、撮影レンズによるケラレによって生じる焦点検出誤差を抑制して、高精度な焦点検出を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる撮像装置は、撮影レンズの第１の射出瞳領域からの物体像を光電変換する第１の画素群と、前記第１の射出瞳領域とは異なる第２の射出瞳領域からの物体像を光電変換する第２の画素群とを有する光電変換手段と、前記第１の画素群から得られる第１の像信号と前記第２の画素群から得られる第２の像信号とを用いて前記撮影レンズの焦点検出を行なう焦点検出手段と、前記第１の射出瞳領域の重心と前記第２の射出瞳領域の重心とを結んだ直線の前記第１及び第２の画素群の画素の並び方向に対する傾きを算出する算出手段と、前記算出手段の算出結果に基づいて焦点検出範囲を設定する焦点検出範囲設定手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、撮影レンズによるケラレによって生じる焦点検出誤差を抑制して、高精度な焦点検出を可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１〜図２８は本発明の第１の実施形態を説明する図である。以下、図を用いて第１の実施形態について説明する。
【００１３】
図１は本発明の第１の実施形態の撮像装置の構成図で、撮像素子を有したカメラ本体１３８と、別体の撮影レンズ１３７とで構成され、カメラ本体１３８に対して撮影レンズ１３７が交換可能な電子カメラを示している。
【００１４】
まず撮影レンズ１３７の構成について説明する。
【００１５】
１０１は撮影光学系（結像光学系）の先端に配置された第１レンズ群で、光軸方向に進退可能に保持される。１０２は絞りで、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行なう。１０３は第２レンズ群である。そして絞り１０２及び第２レンズ群１０３は一体となって光軸方向に進退し、第１レンズ群１０１の進退動作との連動により、変倍作用（ズーム機能）をなす。
【００１６】
１０５は第３レンズ群で、光軸方向の進退により、焦点調節を行なう。１１１はズームアクチュエータで、不図示のカム筒を回動することで、第１レンズ群１１１ないし第２レンズ群１０３を光軸方向に進退駆動し、変倍操作を行なう。１１２は絞りアクチュエータで、絞り１０２の開口径を制御して撮影光量を調節する。１１４はフォーカスアクチュエータで、第３レンズ群１０５を光軸方向に進退駆動して焦点調節を行なう。１３９はシャッターで、静止画撮影時の露光時間制御を行なう。１４０はシャッター１３９を動かすためのシャッターアクチュエータである。
【００１７】
１３６はカメラ通信回路で、レンズに関する情報をカメラに渡したり、カメラに関する情報を受け取ったりする。レンズに関する情報とは、ズーム状態、絞り状態、フォーカス状態、レンズ枠情報等のことである。カメラ通信回路１３６は、カメラ側に設けられたレンズ通信回路１３５に、これらの情報を渡す。
【００１８】
次にカメラ本体１３８について説明する。
【００１９】
１０６は光学的ローパスフィルタで、撮影画像の偽色やモアレを軽減するための光学素子である。１０７はＣ−ＭＯＳセンサとその周辺回路で構成された撮像素子である。撮像素子１０７は、横方向ｍ画素、縦方向ｎ画素の受光ピクセル上に、ベイヤー配列の原色カラーモザイクフィルタがオンチップで形成された、２次元単板カラーセンサである。
【００２０】
１１５は撮影時の被写体照明用の電子フラッシュで、キセノン管を用いた閃光照明装置が好適であるが、連続発光するＬＥＤを備えた照明装置を用いても良い。１１６はＡＦ補助光装置で、所定の開口パターンを有したマスクの像を、投光レンズを介して被写界に投影し、暗い被写体あるい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。
【００２１】
１２１はＣＰＵで、カメラ本体の種々の制御を司るカメラ内ＣＰＵである。ＣＰＵ１２１は、演算部、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、通信インターフェイス回路等を有し、ＲＯＭに記憶された所定のプログラムに基づいてカメラが有する各種回路を駆動し、ＡＦ、撮影、画像処理、記録等の一連の動作を実行する。
【００２２】
１２２は電子フラッシュ制御回路で、撮影動作に同期して電子フラッシュ１１５を点灯制御する。１２３は補助光駆動回路で、焦点検出動作に同期してＡＦ補助光装置１１６を点灯制御する。１２４は撮像素子駆動回路で、撮像素子１０７の撮像動作を制御するとともに、取得した画像信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ１２１に送信する。１２５は画像処理回路で、撮像素子１０７が取得した画像のγ変換、カラー補間、ＪＰＥＧ圧縮等の処理を行なう。
【００２３】
１２６はフォーカス駆動回路で、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ１１４を駆動制御し、第３レンズ群１０５を光軸方向に進退駆動して焦点調節を行なう。１２８は絞り駆動回路で、絞りアクチュエータ１１２を駆動制御して絞り１０２の開口を制御する。１２９はズーム駆動回路で、撮影者のズーム操作に応じてズームアクチュエータ１１１を駆動する。１３５はレンズ通信回路で、撮影レンズ１３７内のカメラ通信回路１３６と通信を行なう。１４５はシャッター駆動回路で、シャッターアクチュエータ１４０を駆動する。
【００２４】
１３１はＬＣＤ等の表示器で、カメラの撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像と撮影後の確認用画像、焦点検出時の合焦状態表示画像等を表示する。１３２は操作スイッチ群で、電源スイッチ、レリーズ（撮影トリガ）スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮影モード選択スイッチ等で構成される。１３３は着脱可能なフラッシュメモリで、撮影済み画像を記録する。１４４はカメラ内メモリであり、ＣＰＵ１２１で行なう演算に必要な各種データが保存されている。
【００２５】
図２は本実施形態の撮像素子の概略的回路構成を示す図である。図２では、２次元Ｃ−ＭＯＳエリアセンサの２列×４行画素の範囲を示しているが、撮像素子として利用する場合は、図２に示した画素を多数配置し、高解像度画像の取得を可能としている。本実施形態においては、画素ピッチが２μm、有効画素数が横３０００列×縦２０００行＝６００万画素、撮像画面サイズが横６ｍｍ×縦４ｍｍの撮像素子として説明を行なう。
【００２６】
図２において、１はＭＯＳトランジスタゲートとゲート下の空乏層からなる光電変換素子の光電変換部、２はフォトゲート、３は転送スイッチＭＯＳトランジスタ、４はリセット用ＭＯＳトランジスタ、５はソースフォロワアンプＭＯＳトランジスタである。また、６は水平選択スイッチＭＯＳトランジスタ、７はソースフォロワの負荷ＭＯＳトランジスタ、８は暗出力転送ＭＯＳトランジスタ、９は明出力転送ＭＯＳトランジスタ、１０は暗出力蓄積容量ＣTN、１１は明出力蓄積容量ＣTSである。さらに、１２は水平転送ＭＯＳトランジスタ、１３は水平出力線リセットＭＯＳトランジスタ、１４は差動出力アンプ、１５は水平走査回路、１６は垂直走査回路である。
【００２７】
図３に画素部の断面図を示す。図３において、１７はＰ型ウェル、１８はゲート酸化膜、１９は一層目ポリＳｉ、２０は二層目ポリＳｉ、２１はｎ+ フローティングディフュージョン部（ＦＤ部）である。ＦＤ部２１は別の転送ＭＯＳトランジスタを介して別の光電変換部と接続される。図３においては、２つの転送ＭＯＳトランジスタ３のドレインとＦＤ部２１を共通化して微細化とＦＤ部２１の容量低減による感度向上を図っているが、Ａｌ配線でＦＤ部２１を接続しても良い。
【００２８】
次に、図４のタイミングチャートを用いて撮像素子の動作について説明する。このタイミングチャートは全画素独立出力の場合である。
【００２９】
まず垂直走査回路１６からのタイミング出力によって、制御パルスφＬをハイとして垂直出力線をリセットする。また制御パルスφＲ0，φＰＧ00，φＰＧe0をハイとし、リセット用ＭＯＳトランジスタ４をオンとし、フォトゲート２の一層目ポリＳｉ１９をハイとしておく。時刻Ｔ0において、制御パルスφＳ0をハイとし、選択スイッチＭＯＳトランジスタ６をオンさせ、第１、第２ラインの画素部を選択する。次に制御パルスφＲ0をローとし、ＦＤ部２１のリセットを止め、ＦＤ部２１をフローティング状態とし、ソースフォロワアンプＭＯＳトランジスタ５のゲート・ソース間をスルーとする。その後、時刻Ｔ1において制御パルスφＴNをハイとし、ＦＤ部２１の暗電圧をソースフォロワ動作で蓄積容量ＣTN１０に出力させる。
【００３０】
次に、第１ラインの画素の光電変換出力を行なうため、第１ラインの制御パルスφＴＸ00をハイとして転送スイッチＭＯＳトランジスタ３を導通した後、時刻Ｔ2 において制御パルスφＰＧ00をローとして下げる。この時フォトゲート２の下に拡がっていたポテンシャル井戸を上げて、光発生キャリアをＦＤ部２１に完全転送させるような電圧関係が好ましい。従って完全転送が可能であれば制御パルスφＴＸはパルスではなくある固定電位でもかまわない。
【００３１】
時刻Ｔ2 でフォトダイオードの光電変換部１からの電荷がＦＤ部２１に転送されることにより、ＦＤ部２１の電位が光に応じて変化することになる。この時ソースフォロワアンプＭＯＳトランジスタ５がフローティング状態であるので、ＦＤ部２１の電位を時刻Ｔ3 において制御パルスφＴs をハイとして蓄積容量ＣTS１１に出力する。この時点で第１ラインの画素の暗出力と光出力はそれぞれ蓄積容量ＣTN１０とＣTS１１に蓄積されおり、時刻Ｔ4で制御パルスφＨＣを一時ハイとして水平出力線リセットＭＯＳトランジスタ１３を導通して水平出力線をリセットし、水平転送期間において水平走査回路１５の走査タイミング信号により水平出力線に画素の暗出力と光出力を出力する。この時、蓄積容量ＣTN１０とＣTS１１の差動増幅器１４によって、差動出力ＶOUTを取れば、画素のランダムノイズ、固定パターンノイズを除去したＳ／Ｎの良い信号が得られる。また画素３０−１２、３０−２２の光電荷は画素３０−１１、３０−２１と同時に夫々の蓄積容量ＣTN１０とＣTS１１に蓄積されるが、その読み出しは水平走査回路１５からのタイミングパルスを１画素分遅らして水平出力線に読み出して差動増幅器１４から出力される。
【００３２】
本実施形態では、差動出力ＶOUTをチップ内で行なう構成を示しているが、チップ内に含めず、外部で従来のＣＤＳ（Correlated Double Sampling：相関二重サンプリング）回路を用いても同様の効果が得られる。
【００３３】
蓄積容量ＣTS１１に明出力を出力した後、制御パルスφＲ0をハイとしてリセット用ＭＯＳトランジスタ４を導通しＦＤ部２１を電源ＶDDにリセットする。第１ラインの水平転送が終了した後、第２ラインの読み出しを行なう。第２ラインの読み出しは、制御パルスφＴＸe0，制御パルスφＰＧe0を同様に駆動させ、制御パルスφＴN、φＴSに夫々ハイパルスを供給して、蓄積容量ＣTN１０とＣTS１１に夫々光電荷を蓄積し、暗出力及び明出力を取り出す。以上の駆動により、第１，第２ラインの読み出しが夫々独立に行なえる。この後、垂直走査回路を走査させ、同様に第２ｎ＋１，第２ｎ＋２（ｎ＝１，２，…）の読み出しを行なえば全画素独立出力が行なえる。即ち、ｎ＝１の場合は、まず制御パルスφＳ1をハイとし、次に次にφＲ1をローとし、続いて制御パルスφＴN、φＴＸ01をハイとし、制御パルスφＰＧ01をロー、制御パルスφＴSをハイ、制御パルスφＨＣを一時ハイとして画素３０−３１，３０−３２の画素信号を読み出す。続いて、制御パルスφＴＸe1，φＰＧe1及び上記と同様に制御パルスを印加して、画素３０−４１，３０−４２の画素信号を読み出す。
【００３４】
図５乃至図７は、撮像用画素と焦点検出用画素の構造を説明する図である。
【００３５】
本実施形態においては、２行×２列の４画素のうち、対角２画素にＧ（緑色）の分光感度を有する画素を配置し、他の２画素にＲ（赤色）とＢ（青色）の分光感度を有する画素を各１個配置した、ベイヤー配列が採用されている。そして、このベイヤー配列の間に、焦点検出用画素が所定の規則にて分散配置される。撮像用画素の間に、焦点検出用画素を離散的に配置する技術は、特開２０００−１５６８２３号公報等に開示されていて公知の技術であるため、説明は省略する。
【００３６】
図５に撮像用画素の配置と構造を示す。
【００３７】
図５（ａ）は２行×２列の撮像用画素の平面図である。周知のごとく、ベイヤー配列では対角方向にＧ画素が、他の２画素にＲとＢの画素が配置される。そしてこの２行×２列の構造が繰り返し配置される。
【００３８】
図５（ａ）の断面Ａ−Ａを図５（ｂ）に示す。ＭＬは各画素の最前面に配置されたオンチップマイクロレンズ、ＣＦＲはＲ（Ｒｅｄ）のカラーフィルタ、ＣＦＧはＧ（Ｇｒｅｅｎ）のカラーフィルタである。ＰＤは図３で説明したＣ−ＭＯＳセンサの光電変換部を模式的に示したもの、ＣＬはＣ−ＭＯＳセンサ内の各種信号を伝達する信号線を形成するための配線層である。ＴＬは撮影光学系を模式的に示したものである。
【００３９】
ここで、撮像用画素のオンチップマイクロレンズＭＬと光電変換部ＰＤは、撮影光学系ＭＬを通過した光束を可能な限り有効に取り込むように構成されている。換言すると、撮影光学系ＴＬの射出瞳ＥＰと光電変換部ＰＤは、マイクロレンズＭＬにより共役関係にあり、かつ光電変換部の有効面積は大面積に設計される。また、図５（ｂ）ではＲ画素の入射光束について説明したが、Ｇ画素及びＢ（Ｂｌｕｅ）画素も同一の構造となっている。従って、撮像用のＲＧＢ各画素に対応した射出瞳ＥＰは大径となり、被写体からの光束を効率よく取り込んで画像信号のＳ／Ｎを向上させている。
【００４０】
図６は、撮影レンズの水平方向（横方向）に瞳分割を行なうための焦点検出用画素の配置と構造を示す。
【００４１】
図６（ａ）は、焦点検出用画素を含む２行×２列の画素の平面図である。撮像信号を得る場合、Ｇ画素は輝度情報の主成分をなす。そして人間の画像認識特性は輝度情報に敏感であるため、Ｇ画素が欠損すると画質劣化が認められやすい。一方でＲもしくはＢ画素は、色情報を取得する画素であるが、人間は色情報には鈍感であるため、色情報を取得する画素は多少の欠損が生じても画質劣化に気づきにくい。そこで本実施形態においては、２行×２列の画素のうち、Ｇ画素は撮像用画素として残し、ＲとＢの画素を焦点検出用画素としている。これを図６（ａ）においてＳＨＡ及びＳＨＢで示す。
【００４２】
図６（ａ）の断面Ａ−Ａを図６（ｂ）に示す。マイクロレンズＭＬと、光電変換部ＰＤは図５（ｂ）に示した撮像用画素（第３の画素群）と同一構造である。本実施形態においては、焦点検出用画素の信号は画像創生には用いないため、色分離用カラーフィルタの代わりに透明膜ＣＦＷ（Ｗｈｉｔｅ）が配置される。また、撮像素子で瞳分割を行なうため、配線層ＣＬの開口部はマイクロレンズＭＬの中心線に対して一方向に偏倚している。具体的には、画素ＳＨＡの開口部ＯＰＨＡは右側に偏倚しているため、撮影レンズＴＬの左側の射出瞳ＥＰＨＡを通過した光束を受光する。同様に、画素ＳＨＢの開口部ＯＰＨＢは左側に偏倚しているため、撮影レンズＴＬの右側の射出瞳ＥＰＨＢを通過した光束を受光する。よって、画素ＳＨＡを水平方向規に則的に配列し、これらの画素群（第１の画素群）で取得した被写体像（第１の像信号）をＡ像とする。また、画素ＳＨＢも水平方向に規則的に配列し、これらの画素群（第２の画素群）で取得した被写体像（第２の像信号）をＢ像とする。すると、Ａ像とＢ像の相対位置を検出することで、撮影レンズ１３７のピントずれ量（デフォーカス量）が検出できる。
【００４３】
ここで、マイクロレンズＭＬは、撮影レンズＴＬの左側の射出瞳ＥＰＨＡ（第１の射出瞳領域）を透過した光束からなるＡ像と、撮影レンズＴＬの右側の射出瞳ＥＰＨＢ（第２の射出瞳領域）を透過した光束からなるＢ像の、一対の光学像を生成するレンズ要素の機能を果たしている。
【００４４】
なお、上記画素ＳＨＡ及びＳＨＢでは、撮影画面の横方向に輝度分布を有した被写体、例えば縦線に対しては焦点検出可能だが、縦方向に輝度分布を有する横線は焦点検出不能である。そこで本実施形態では、後者についても焦点検出できるよう、撮影レンズの垂直方向（縦方向）にも瞳分割を行なう画素も備えている。
【００４５】
図７は、撮影レンズの垂直方向に瞳分割を行なうための焦点検出用画素の配置と構造を示す。図７（ａ）は、焦点検出用画素を含む２行×２列の画素の平面図で、図６（ａ）と同様に、Ｇ画素は撮像用画素として残し、ＲとＢの画素を焦点検出用画素としている。これを図７（ａ）においてＳＶＣ及びＳＶＤで示す。
【００４６】
図７（ａ）の断面Ａ−Ａを図７（ｂ）に示すが、図６（ｂ）の画素が横方向に瞳分離する構造であるのに対して、図７（ｂ）の画素は瞳分離方向が縦方向になっているだけで、画素の構造としては変わらない。すなわち、画素ＳＶＣの開口部ＯＰＶＣは下側に偏倚しているため、撮影レンズＴＬの上側の射出瞳ＥＰＶＣを通過した光束を受光する。同様に、画素ＳＶＤの開口部ＯＰＶＤは上側に偏倚しているため、撮影レンズＴＬの下側の射出瞳ＥＰＶＤを通過した光束を受光する。よって、画素ＳＶＣを垂直方向に規則的に配列し、これらの画素群で取得した被写体像をＣ像とする。また、画素ＳＶＤも垂直方向に規則的に配列し、これらの画素群で取得した被写体像をＤ像とする。すると、Ｃ像とＤ像の相対位置を検出することで、垂直方向に輝度分布を有する被写体像のピントずれ量（デフォーカス量）が検出できる。
【００４７】
図８は、第１の実施形態における撮像素子の瞳分割状況を概念的に説明する図である。
【００４８】
ＴＬは撮影レンズ、１０７は撮像素子、ＯＢＪは被写体、ＩＭＧは被写体像である。
【００４９】
撮像用画素は図５で説明したように、撮影レンズの射出瞳全域ＥＰを通過した光束を受光する。一方、焦点検出用画素は図６及び図７で説明したように、瞳分割機能を有している。具体的には、図６の画素ＳＨＡは撮像面からレンズ後端を見て左側の瞳を通過した光束、すなわち図８の瞳ＥＰＨＡを通過した光束を受光する。同様に画素ＳＨＢ、ＳＶＣ及びＳＶＤはそれぞれ瞳ＥＰＨＢ、ＥＰＶＣ及びＥＰＶＤを通過した光束を受光する。そして、焦点検出用画素を、撮像素子１０７の全領域に渡って分布させることで、撮像領域全域で焦点検出を可能とさせている。
【００５０】
図９は、焦点検出時に取得した画像と焦点検出領域を説明する図である。
【００５１】
図９において、撮像面に形成された被写体像には、中央に人物、左側に近景の樹木、右側に遠景の山並みが写っている。そして本実施形態においては、焦点検出用画素は、横ずれ検出用の画素ペアＳＨＡ及びＳＨＢと、縦ずれ検出用の画素ペアＳＶＣ及びＳＶＤが、撮像領域全域に渡って均等な密度で配置されている。画素ペアＳＨＡ及びＳＨＢも、画素ペアＳＶＣ及びＳＶＤも、瞳分割方向に画素を並べる。画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの瞳分割方向はｘ方向であるため、画素ＳＨＡと画素ＳＨＢはｘ方向に並べる。画素ＳＶＣと画素ＳＶＤの瞳分割方向はｙ方向である。そして横ずれ検出の際には、横ずれ検出用の画素ペアＳＨＡ及びＳＨＢから得られる一対の画像信号を、位相差演算のためのＡＦ画素信号として使用する。また、縦ずれ検出の際には、縦ずれ検出用の画素ペアＳＶＣ及びＳＶＤから得られる一対の画像信号を、位相差演算のためのＡＦ画素信号として使用する。よって、撮像領域の任意位置において、横ずれ検出及び縦ずれ検出のための測距領域を設定可能である。
【００５２】
図９においては、画面中央に人物の顔が存在している。そこで公知の顔認識技術によって顔の存在が検出されると、顔領域を中心に横ずれ検知のための焦点検出領域ＡＦＡＲｈ（ｘ1,ｙ1）と、縦ずれ検知のための焦点検出領域ＡＦＡＲｖ（ｘ3,ｙ3）が設定される。ここで添え字のｈは水平方向を表わし、（ｘ1,ｙ1）及び（ｘ3,ｙ3）は焦点検出領域の左上隅の座標を表わす。そして、焦点検出領域ＡＦＡＲｈ（ｘ1,ｙ1）の各セクション内に含まれる横ずれ検出用の焦点検出画素ＳＨＡを３０セクションに渡って連結した位相差検出用のＡ像信号がＡＦＳＩＧｈ（Ａ1）である。また、同様に各セクションの横ずれ検出用の焦点検出画素ＳＨＢを３０セクションに渡って連結した位相差検出用のＢ像信号がＡＦＳＩＧｈ（Ｂ1）である。そして、Ａ像信号ＡＦＳＩＧｈ（Ａ1）とＢ像信号ＡＦＳＩＧｈ（Ｂ1）の相対的な横ずれ量を公知の相関演算によって計算することで、撮影レンズ１３７の焦点ずれ量（デフォーカス量）を求めることができる。
【００５３】
焦点検出領域ＡＦＡＲｖ（ｘ3,ｙ3）についても同様に焦点ずれ量を求める。そして、横ずれ及び縦ずれの焦点検出領域で検出した２つの焦点ずれ量を比較し、信頼性の高い値を採用すればよい。
【００５４】
次に、焦点検出位置として、画面左側の樹木の幹部近傍を指定されたときを考えてみる。木の幹部は、縦線成分が主体、すなわち横方向に輝度分布を有しているため、横ずれ検知に適した被写体と判断され、横ずれ検知のための焦点検出領域ＡＦＡＲｈ（ｘ2,ｙ2）が設定される。焦点検出位置として、画面右側の山並み稜線部を指定された場合には、画面右側の山並み稜線部は、横線成分が主体、すなわち縦方向に輝度分布を有しているため、縦ずれ検知に適した被写体と判断され、縦ずれ検知のための焦点検出領域ＡＦＡＲｖ（ｘ4,ｙ4）が設定される。
【００５５】
以上のごとく本実施形態においては、横ずれ及び縦ずれ検出のための焦点検出領域が画面の任意位置に設定可能なため、被写体の投影位置や輝度分布の方向性が様々であっても、常に正確な焦点検出が可能である。
【００５６】
図１０〜図１３は、撮影レンズ１３７の口径食によって、射出瞳が制限されることを説明するための図である。ここでは、説明を分かりやすくするために、撮影レンズ１３７の二つのレンズ枠で射出瞳が制限されるものとし、モデルを単純化している。図１０は、撮影レンズ１３７の射出瞳上に、レンズ枠を投影した様子を示した図である。図１０は、−Ｘ軸、＋Ｙ軸、−Ｚ軸の３つの軸によって囲まれる象限から見た斜視図である。図１０において、１０７は撮像素子、１４１と１４２は撮影レンズ１３７のレンズ枠、１４１Ｃと１４２Ｃはレンズ枠１４１、１４２を撮影レンズ１３７の射出瞳上に投影したものである。１４０は、撮像素子１０７の受光面における＋Ｘ方向にＸ１４０、Ｙ方向にＹ１４０の像高をもつポイントである。撮像素子１０７の受光面の光軸上に到達する光は、撮影レンズ１３７のレンズ枠によってけられることがないため、図８で示した射出瞳全域ＥＰを透過したものである。一方、ポイント１４０から撮影レンズ１３７を眺めると、レンズ枠１４１は射出瞳上において−Ｘ方向と−Ｙ方向にシフトしたレンズ枠１４１Ｃが存在するかのように見え、レンズ枠１４２は射出瞳上において＋Ｘ方向＋Ｙ方向にシフトしたレンズ枠１４２Ｃが存在するかのように見える。そのため、ポイント１４０に到達する光は、図８で示した射出瞳全域ＥＰをレンズ枠１４１Ｃとレンズ枠１４２Ｃによって切り出しような領域(図１０の斜線部)を透過したものとなる。
【００５７】
図１１を用いて、像高Ｘ１４０によって、射出瞳上に投影されたレンズ枠１４１Ｃ、１４２Ｃが変わる様子を説明する。
【００５８】
図１１は＋Ｙ方向から見た図と、−Ｚ方向から見た図を二面図で表したものである。Ｚ１４１は撮像素子１０７からレンズ枠１４１までの距離、Ｚ１４２は撮像素子１０７からレンズ枠１４２までの距離、Ｚ１４３は撮像素子１０７から射出瞳までの距離である。また、Ｄ１４１はレンズ枠１４１の開口径、Ｄ１４２はレンズ枠１４２の開口径、ＥＰＨＡは画素ＳＨＡの瞳、ＥＰＨＢは画素ＳＨＢの瞳である。そして、ＥＰＨＸ−Ａは瞳ＥＰＨＡが撮影レンズ１３７の口径食によって制限された結果として形成された瞳、ＥＰＨＸ−Ｂは瞳ＥＰＨＢが撮影レンズ１３７の口径食によって制限された結果として形成された瞳である。図１１より、射出瞳に投影されたレンズ枠１４１Ｃの光軸からのＸ方向シフト量ShiftＸ１４１Ｃと開口径Ｄ１４１Ｃと、射出瞳に投影されたレンズ枠１４２Ｃの光軸からのＸ方向シフト量ShiftＸ１４２Ｃと開口径Ｄ１４２Ｃは、下記式で表わすことができる。
【００５９】
ShiftＸ１４１Ｃ＝Ｘ１４０・（Ｚ１４３−Ｚ１４１）／Ｚ１４１  …（１）
Ｄ１４１Ｃ＝Ｄ１４１・Ｚ１４３／Ｚ１４１                     …（２）
ShiftＸ１４２Ｃ＝Ｘ１４０・（Ｚ１４２−Ｚ１４３）／Ｚ１４２  …（３）
Ｄ１４２Ｃ＝Ｄ１４２・Ｚ１４３／Ｚ１４２                     …（４）
式（１）〜（４）に示すように、射出瞳に投影されたレンズ枠１４１Ｃと１４２Ｃは、像高Ｘ１４０によって変化する。
【００６０】
図１２を用いて、像高Ｙ１４０によって、射出瞳上に投影されたレンズ枠１４１Ｃ、１４２Ｃが変わる様子を説明する。図１２は−Ｘ方向から見た図と、−Ｚ方向から見た図を二面図で表したものである。図１２より、射出瞳に投影されたレンズ枠１４１Ｃの光軸からのＹ方向シフト量ShiftＹ１４１Ｃと開口径Ｄ１４１Ｃと、射出瞳に投影されたレンズ枠１４２Ｃの光軸からのＹ方向シフト量ShiftＹ１４２Ｃと開口径Ｄ１４２Ｃは、下記式で表わすことができる。
【００６１】
ShiftＹ１４１Ｃ＝Ｙ１４０・（Ｚ１４３−Ｚ１４１）／Ｚ１４１  …（５）
ShiftＹ１４２Ｃ＝Ｙ１４０・（Ｚ１４２−Ｚ１４３）／Ｚ１４２  …（６）
式（５）〜（６）に示すように、射出瞳に投影されたレンズ枠１４１Ｃと１４２Ｃは、像高Ｙ１４０によっても変化する。
【００６２】
画素ＳＨＡの射出瞳ＥＰＨＡと画素ＳＨＢの射出瞳ＥＰＨＢは、光軸からＸ方向にShiftＸ１４１Ｃ、Ｙ方向にShiftＹ１４１Ｃシフトした直径Ｄ１４１Ｃの開口と、光軸からＸ方向にShiftＸ１４２Ｃ、Ｙ方向にShiftＹ１４２Ｃシフトした直径Ｄ１４２Ｃの開口とで制限される。その結果、射出瞳ＥＰＨＡは射出瞳ＥＰＨＸ−Ａとなり、射出瞳ＥＰＨＢは射出瞳ＥＰＨＸ−Ｂとなる。
【００６３】
図１３を用いて、撮影レンズ１３７の口径食によって形成された射出瞳ＥＰＨＸ−Ａと射出瞳ＥＰＨＸ−Ｂの重心の様子を説明する。
【００６４】
図１３は、撮影レンズ１３７の射出瞳を＋Ｚ方向からみた図である。画素ＳＨＡの射出瞳ＥＰＨＡと画素ＳＨＢの射出瞳ＥＰＨＢは、光軸からＸ方向にShiftＸ１４１Ｃ、Ｙ方向にShiftＹ１４１Ｃシフトした直径Ｄ１４１Ｃの開口と、光軸からＸ方向にShiftＸ１４２Ｃ、Ｙ方向にShiftＹ１４２Ｃシフトした直径Ｄ１４２Ｃの開口によって切り出され、射出瞳ＥＰＨＸ−Ａと射出瞳ＥＰＨＸ−Ｂとなる。射出瞳ＥＰＨＸ−Ａの重心をGravityPointA、射出瞳EPHX-Bの重心をGravityPointBとすると、射出瞳ＥＰＨＸ−Ａの重心GravityPointAはＹ方向にはほとんど動いていないにもかかわらず、射出瞳ＥＰＨＸ−Ｂの重心GravityPointBは−Ｙ方向に大きく移動する。そして射出瞳ＥＰＨＸ−Ａの重心GravityPointAと射出瞳ＥＰＨＸ−Ｂの重心GravityPointBを結ぶ線は、Ｘ軸に対して傾いてしまう。射出瞳ＥＰＨＸ−Ａの重心GravityPointAと射出瞳ＥＰＨＸ−Ｂの重心GravityPointBを結ぶベクトルのｘ成分をDistanceX-GP、ｙ成分をDistanceY-GPとすると、射出瞳重心傾きＩＮＣＬの算出結果は下記式で表される。
【００６５】
射出瞳重心傾きＩＮＣＬ＝DistanceY-GP／DistanceX-GP    …（７）
画素ＳＨＡと画素ＳＨＢは、図９でも説明したように、Ｘ方向に並ぶように構成されている。しかし重心GravityPointAと重心GravityPointBを結ぶ線はＸ方向に対して傾いているため、射出瞳ＥＰＨＸ−Ａと射出瞳ＥＰＨＸ−Ｂを透過した光束は、撮影レンズ１３７の焦点状態に応じてＩＮＣＬだけ傾いた方向に移動してしまう。つまり、画素の並び方向と像の移動方向が一致しなくなってしまう。
【００６６】
図１４〜１９を用いて、画素の並び方向と像の移動方向が一致しなかった場合の弊害を説明する。
【００６７】
図１４は、焦点検出領域ＡＦＡＲｈに、縦１本線が投影された様子を示したものである。図１４（Ａ）は焦点検出領域ＡＦＡＲｈの画素ＳＨＡが受光する縦１本線の様子を示したもの、図１４（Ｂ）は画素ＳＨＢが受光する縦１本線の様子を示したものである。図１４において、画素ペアＳＨＡ及びＳＨＢは横方向に並んでおり、横方向の像移動量を検出する。図１４（Ａ）において、Point-Def0は、撮影レンズ１３７が合焦状態のときに縦１本線の像が投影された位置である。撮影レンズ１３７が合焦状態からずれると、画素ＳＨＡが受光する縦１本線の像は、水平方向から射出瞳重心傾きＩＮＣＬだけ傾いた方向に沿って、左下向きに移動する。Point-DefAは、画素ＳＨＡが受光する縦１本線の位置である。図１４(Ｂ) において、Point-Def0は、撮影レンズ１３７が合焦状態のときに縦１本線の像が投影された位置である。撮影レンズ１３７が合焦状態からずれると、画素ＳＨＢが受光する縦１本線の像は、水平方向から射出瞳重心傾きＩＮＣＬだけ傾いた方向に沿って、右上向きに移動する。Point-DefＢは、画素ＳＨＢが受光する縦１本線の位置である。つまり、画素ＳＨＡが受光する縦１本線と画素ＳＨＢが受光する縦１本線は、水平方向から射出瞳重心傾きＩＮＣＬだけ傾いた方向に沿って、それぞれ逆向きに移動する。
【００６８】
図１５は、画素ペアＳＨＡ及びＳＨＢから得られる像信号を示したものである。図１５において、AFSIG(AA1)は画素ＳＨＡから得られる像信号、AFSIG(BB1)は画素ＳＨＢから得られる像信号である。このとき、AFSIG(AA1)とAFSIG(BB1)の位相差は、Phase1となる。
【００６９】
次に、図１６、１７を用いて、焦点検出領域ＡＦＡＲｈに右回りに４５°傾いた１本線の像が投影されたときを考える。
【００７０】
図１６は、焦点検出領域ＡＦＡＲｈに、右回りに４５°傾いた１本線の像が投影された様子を示したものである。図１６（Ａ）は焦点検出領域ＡＦＡＲｈの画素ＳＨＡが受光する右回りに４５°傾いた１本線の様子を示したもの、図１６（Ｂ）は画素ＳＨＢが受光する右回りに４５°傾いた１本線の様子を示したものである。図１６（Ａ）において、Point-Def0は、撮影レンズ１３７が合焦状態のときに右回りに４５°傾いた１本線の像が投影された位置である。撮影レンズ１３７が合焦状態からずれると、画素ＳＨＡが受光する右回りに４５°傾いた１本線の像は、水平方向から射出瞳重心傾きＩＮＣＬだけ傾いた方向に沿って、左下向きに移動する。Point-DefAは、画素ＳＨＡが受光する縦１本線の位置である。図１６(Ｂ) において、Point-Def0は、撮影レンズ１３７が合焦状態のときに右回りに４５°傾いた１本線の像が投影された位置である。撮影レンズ１３７が合焦状態からずれると、画素ＳＨＢが受光する右回りに４５°傾いた１本線の像は、水平方向から射出瞳重心傾きＩＮＣＬだけ傾いた方向に沿って、右上向きに移動する。Point-DefBは、画素ＳＨＢが受光する右回りに４５°傾いた１本線の位置である。つまり、画素ＳＨＡが受光する像と画素ＳＨＢが受光する像は、水平方向から射出瞳重心傾きＩＮＣＬだけ傾いた方向に沿って、それぞれ逆向きに移動する。
【００７１】
図１７は、画素ＳＨＡ及び画素ＳＨＢから得られる像信号を示したものである。図１７において、AFSIG(AA2)は画素ＳＨＡから得られる像信号、AFSIG(BB2)は画素ＳＨＢから得られる像信号である。右回りに４５°傾いた１本線では、Point-DefAがPoint-Def0に対して下方向に移動した影響により、画素ＳＨＡから得られる像信号AFSIG(AA2)は右方向に移動する。一方、画素ＳＨＢから得られる像信号AFSIG(BB2)は、Point-DefBはPoint-Def0に対して上方向に移動した影響により、左方向に移動する。すると、AFSIG(AA2)とAFSIG(BB2)の位相差は、Phase2となり、縦１本線の位相差Phase1より短くなってしまう。
【００７２】
図１８は、焦点検出領域ＡＦＡＲｈに、左回りに４５°傾いた１本線の像が投影された様子を示したものである。図１８（Ａ）は焦点検出領域ＡＦＡＲｈの画素ＳＨＡが受光する左回りに４５°傾いた１本線の様子を示したもの、図１８（Ｂ）は画素ＳＨＢが受光する左回りに４５°傾いた１本線の様子を示したものである。図１８（Ａ）において、Point-Def0は、撮影レンズ１３７が合焦状態のときに左回りに４５°傾いた１本線の像が投影された位置である。撮影レンズ１３７が合焦状態からずれると、画素ＳＨＡが受光する左回りに４５°傾いた１本線の像は、水平方向から射出瞳重心傾きＩＮＣＬだけ傾いた方向に沿って、左下向きに移動する。Point-DefAは、画素ＳＨＡが受光する縦１本線の位置である。図１８(Ｂ) において、Point-Def0は、撮影レンズ１３７が合焦状態のときに左回りに４５°傾いた１本線の像が投影された位置である。撮影レンズ１３７が合焦状態からずれると、画素ＳＨＢが受光する左回りに４５°傾いた１本線の像は、水平方向から射出瞳重心傾きＩＮＣＬだけ傾いた方向に沿って、右上向きに移動する。Point-DefBは、画素ＳＨＢが受光する左回りに４５°傾いた１本線の位置である。つまり、画素ＳＨＡが受光する像と画素ＳＨＢが受光する像は、水平方向から射出瞳重心傾きＩＮＣＬだけ傾いた方向に沿って、それぞれ逆向きに移動する。
【００７３】
図１９は、画素ＳＨＡ及び画素ＳＨＢから得られる像信号を示したものである。図１９において、AFSIG(AA3)は画素ＳＨＡから得られる像信号、AFSIG(BB3)は画素ＳＨＢから得られる像信号である。左回りに４５°傾いた１本線では、Point-DefAがPoint-Def0に対して下方向に移動した影響により、画素ＳＨＡから得られる像信号AFSIG(AA3)は左方向に移動する。一方、画素ＳＨＢから得られる像信号AFSIG(BB3)は、Point-DefBがPoint-Def0に対して上方向に移動した影響により、右方向に移動する。すると、AFSIG(AA3)とAFSIG(BB3)の位相差は、Phase3となり、縦１本線の位相差Phase1より長くなってしまう。
【００７４】
図１４〜１９を用いて説明したように、画素の並び方向と像の移動方向が一致しなかった場合には、投影される像の模様によって、位相差検出結果がずれてしまうという弊害がある。位相差検出方式の焦点検出では、一対の像信号の位相差に基づいて撮影レンズ１３７の焦点状態を検出するため、位相差検出に誤差が生じると、そのまま焦点検出誤差につながってしまう。そこで本実施形態の撮像装置では、射出瞳重心傾きＩＮＣＬに基づいて焦点検出範囲を決めることで、焦点検出誤差を悪化させない高精度な焦点検出が可能となる。これにより、撮影レンズ１３７の口径食によって生じる焦点検出誤差を軽減することができる。
【００７５】
図２０〜２２は、各パラメータに基づいて、焦点検出範囲とする像高を決める様子を示したものである。画素ペアＳＨＡ及びＳＨＢの光量や光量比のみならず、射出瞳重心の画素並び方向に対する傾きも考慮して焦点検出範囲を決めているところが、本実施形態の特色である。
【００７６】
図２０は、画素ペアＳＨＡ及びＳＨＢが受光する光量の比と、Ｘ方向の像高の関係をしましたグラフである。図１０〜１３で説明したように、像高が変化すると、撮影レンズ１３７の口径食により、画素ペアＳＨＡ及びＳＨＢの射出瞳はＥＰＨＸ−Ａ及びＥＰＨＸ−Ｂのようになる(図１３参照)。射出瞳ＥＰＨＸ−ＡとＥＰＨＸ−Ｂとでは、面積が異なるため、画素ＳＨＡが受光する光量と画素ＳＨＢが受光する光量は変わってくる。画素ＳＨＡと画素ＳＨＢが受光する光量の比を、以後、光量比ＲｔABと称することにする。画素ＳＨＡ及びＳＨＢはＸ方向に瞳分離しているため、Ｘ方向に像高が変化したときに光量比が大きく変化する。そこで図２０に示すように、Ｘ方向の像高毎に光量比ＲｔABを算出し、この光量比ＲｔABが或る閾値Ｒｔ0と１との間にある範囲Ｌ1を焦点検出範囲として設定する。
【００７７】
図２０において、横軸はＸ方向の像高、縦軸は光量比ＲｔABである。ここで、図２０に示す光量比ＲｔABとは、画素ＳＨＡと画素ＳＨＢが受光する光量のうち、大きいものを分母にし、小さいものを分子にすることで、常に１より小さい数値となるように算出している。このように撮影レンズ１３７の口径食により画素ＳＨＡが受光する光量と画素ＳＨＢが受光する光量が大きく異なる範囲を焦点検出範囲から除外することで、撮影レンズ１３７の口径食により発生する焦点検出誤差を悪化させない高精度な焦点検出が可能となる。
【００７８】
図２１は、画素ペアＳＨＡ及びＳＨＢが受光する光量と、Ｘ方向の像高の関係を示したものである。図１０〜１３で説明したように、像高が変化すると、撮影レンズ１３７の口径食により、画素ペアＳＨＡ及びＳＨＢの射出瞳はＥＰＨＸ−Ａ及びＥＰＨＸ−Ｂのようになる(図１３参照)。射出瞳ＥＰＨＸ−ＡとＥＰＨＸ−Ｂとの面積は、像高Ｘに応じて変化するため、画素ＳＨＡが受光する光量ＬＱ-Aと画素ＳＨＢが受光する光量ＬＱ-Bも像高Ｘに応じて変化する。そこで図２０に示すように、Ｘ方向の像高毎にＬＱ-A及びＬＱ-Bを算出し、このＬＱ-AとＬＱ-Bが共に或る閾値ＬＱ0と１との間にある範囲Ｌ2を焦点検出範囲として設定する。
【００７９】
図２１において、横軸はＸ方向の像高、縦軸は画素が受光する光量ＬＱである。ここで、図２０に示す光量ＬＱとは、全像高での最大値で正規化し、０〜１の値で表現している。このように撮影レンズ１３７の口径食により画素ＳＨＡと画素ＳＨＢが受光する光量が少ない範囲を焦点検出範囲から除外することで、撮影レンズ１３７の口径食により発生する焦点検出誤差を悪化させない高精度な焦点検出が可能となる。
【００８０】
図２２は、射出瞳重心傾きＩＮＣＬと、Ｘ方向の像高の関係を示したものである。図２２において、横軸ＷはＸ軸をＹ軸方向に４５°回転させた方向、つまりＸ方向とＹ方向の中間方向の像高であり、縦軸は射出瞳重心傾きＩＮＣＬである。図１０〜１３で説明したように、Ｗ方向の像高が高くなると、撮影レンズ１３７の口径食により、画素ＳＨＡの射出瞳重心GravityPointAと画素ＳＨＢの射出瞳重心GravityPointBを結ぶ直線は、画素並び方向に対して傾いてくる。そこで図２２に示すように、Ｗ方向の像高毎に射出瞳重心傾きＩＮＣＬを算出し、射出瞳重心傾きＩＮＣＬが或る閾値ＩＮＣＬ0を超えない範囲Ｌ3を焦点検出範囲として設定する。このように撮影レンズ１３７の口径食により射出瞳重心傾きＩＮＣＬが大きくなる範囲を焦点検出範囲から除外することで、撮影レンズ１３７の口径食により発生する焦点検出誤差を悪化させない高精度な焦点検出が可能となる。
【００８１】
図２３は、横ずれ検知焦点検出領域ＡＦＡＲｈ内の画素ペアＳＨＡ及びＳＨＢが複数種類存在し、異なる画素ペア同士では射出瞳ＥＰＨＡとＥＰＨＢの相対位置関係は保ったまま、画素並び方向に偏倚している様子を説明するものである。横ずれ検知焦点検出領域ＡＦＡＲｈは、縦方向に３つの領域に分割されており、異なる領域同士では射出瞳ペアＥＰＨＡとＥＰＨＢの光軸に対する偏倚量が異なる。３分割された焦点検出領域は、上からAFARh-Pattern1、 AFARh-Pattern2、AFARh-Pattern3と呼ぶことにする。
【００８２】
EPHA-P1は焦点検出領域AFARh-Pattern1内の画素ＳＨＡの射出瞳であり、EPHB-P1は焦点検出領域AFARh-Pattern1内の画素ＳＨＢの射出瞳である。EPHA-P2は焦点検出領域AFARh-Pattern2内の画素ＳＨＡの射出瞳であり、EPHB-P2は焦点検出領域AFARh-Pattern2内の画素ＳＨＢの射出瞳である。EPHA-P3は焦点検出領域AFARh-Pattern3内の画素ＳＨＡの射出瞳であり、EPHB-P3は焦点検出領域AFARh-Pattern3内の画素ＳＨＢの射出瞳である。
【００８３】
焦点検出領域AFARh-Pattern1における射出瞳ペアEPHA-P1及びEPHB-P1は、光軸に対して略対称な位置に設定されており、射出瞳ペアEPHA-P1及びEPHB-P1の中間は光軸上にくる。
【００８４】
それに対して焦点検出領域AFARh-Pattern2における射出瞳ペアEPHA-P2及びEPHB-P2は、射出瞳ペアEPHA-P2とEPHB-P2の間隔は保ったまま、左方向にシフトした位置に設定されている。つまり射出瞳ペアEPHA-P2とEPHB-P2の中間は、光軸から左へシフトした位置になっている。
【００８５】
また、焦点検出領域AFARh-Pattern3における射出瞳ペアEPHA-P3及びEPHB-P3は、射出瞳ペアEPHA-P3とEPHB-P3の間隔は保ったまま、右方向にシフトした位置に設定されている。つまり射出瞳ペアEPHA-P3とEPHB-P3の中間は、光軸から右へシフトした位置になっている。
【００８６】
或る射出瞳ペアで撮影レンズ１３７の口径食が大きく発生し、射出瞳領域が大きく制限されてしまった場合、前述の光量比や光量や射出瞳重心傾きが閾値を超えてしまい、焦点検出できなくなってしまう。しかし異なる射出瞳ペアでは、口径食があまり発生せず焦点検出可能な場合もある。そこで本実施形態の撮像装置では、焦点検出領域ＡＦＡＲｈ内に複数種類の射出瞳ペアを設け、複数種類のうち一つでも焦点検出可能であれば、その位置は焦点検出可能領域として設定する。言い換えるなら、光量比ＲｔAB、光量ＬＱ-A及びＬＱ-B、そして射出瞳重心傾きＩＮＣＬから決まる焦点検出範囲Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3を、複数種類の射出瞳ペアに対してそれぞれ算出し、その最大値を３種類の射出瞳ペアの検出範囲Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3として設定する。
【００８７】
このように、焦点検出ＡＦＡＲｈ内に複数種類の画素ペアＳＨＡ及びＳＨＢで射出瞳を複数種類設けることで、焦点検出範囲Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3が大きくなる。それにより、焦点検出誤差を抑えながら広範囲の焦点検出が可能となる。
【００８８】
図２４は、光量比ＲｔAB、光量ＬＱ-A、ＬＱ-B、そして射出瞳重心傾きＩＮＣＬに基づいてきまる横ずれ検知焦点検出範囲の形状を示した図である。図２４は撮像素子１０７を光入射面側から見た図であり、全撮像領域に対して焦点検出可範囲がどのような大きさのどのような形状の領域になるかを示している。Ｌ1は、図２０で説明した画素ペアＳＨＡ及びＳＨＢの光量比ＲｔABから決まる焦点検出範囲Ｌ1のことである。Ｌ2は、図２１で説明した画素ペアＳＨＡとＳＨＢの光量ＬＱ-A及びＬＱ-Bから決まる焦点検出範囲Ｌ2のことである。Ｌ3は、図２２で説明した画素ペアＳＨＡとＳＨＢの射出瞳重心傾きＩＮＣＬから決まる焦点検出範囲Ｌ3のことである。射出瞳重心傾きＩＮＣＬから決まる焦点検出範囲は、形状を単純化するために、Ｘ軸に対して４５°回転した方向のみで近似して領域を決めている。
【００８９】
画素ＳＨＡ及びＳＨＢはＸ方向に瞳分割しているため、Ｘ方向に像高が変化したときに光量比ＲｔABが大きく変化し、Ｙ方向に像高が変化しても光量比ＲｔABはそれほど変らない。そのため、光量比ＲｔABによって決まる焦点検出範囲の形状は、Ｙ方向は上端から下端までで、Ｘ方向は片側Ｌ1の長方形となる。光量ＬＱ-A、ＬＱ-Bについても同様に、Ｘ方向に像高が変化すると大きく変化し、Ｙ方向に像高が変化してもそれほど変わらない。そのため、光量ＬＱ-A、ＬＱ-Bによって決まる焦点検出範囲の形状は、Ｙ方向は上端から下端までで、Ｘ方向は片側Ｌ2の長方形となる。そして射出瞳重心傾きＩＮＣＬは、図１０〜図１３で説明したように、ＸＹ方向から４５°傾いた方向の像高が共に高くなると、大きく変化する。そのため、射出瞳重心傾きＩＮＣＬによって決まる焦点検出範囲の形状は、１辺の長さが２×Ｌ3の正方形が４５°回転した形状で切り出されたような六角形の形状をしている。
【００９０】
そして、検出範囲ＡＦＡＲｈの焦点検出範囲は、光量比ＲｔAB、光量ＬＱ-A及びＬＱ-B、そして射出瞳重心傾きＩＮＣＬの全ての条件を満たす範囲で定義される。よって、横方向の幅２×Ｌ1の長方形と４５°傾いた１辺２×Ｌ3の正方形とが重なる八角形の領域（斜線部）が、横ずれ検知焦点検出範囲となる。
【００９１】
図２５〜図２８は、本発明の第１の実施形態の撮像装置の焦点調節及び撮影の工程を説明するためのフローチャートである。
【００９２】
図２５は本実施形態の撮像装置のメインフローである。
【００９３】
メインフロー動作はＣＰＵ１２１が行なう処理である。撮影者がカメラの電源スイッチをオン操作すると（ステップＳ１０１）、ＣＰＵ１２１はカメラ内の各アクチュエータや撮像素子の動作確認を行ない、メモリ内容や実行プログラムの初期化を行なうと共に、撮影準備動作を実行する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０３では、レンズ通信回路１３５を介して撮影レンズ１３７内のカメラ通信回路１３６とレンズ通信を行なう。レンズ通信によりレンズの動作確認を行い、レンズ内のメモリ内容や実行プログラムの初期化を行なうと共に、準備動作を実行させる。また、焦点検出や撮像に必要なレンズの諸特性データを取得し、カメラ内メモリ１４４に保存する。ステップＳ２００では、ステップＳ１０３で取得したレンズ情報と、焦点検出画素ペアＳＨＡ、ＳＨＢの射出瞳情報から、焦点検出範囲を設定する。ステップＳ１０４では撮像素子の撮像動作を開始し、プレビュー用の低画素動画像を出力する。ステップＳ１０５では読み出した動画をカメラ背面に設けられた表示器１３１に表示し、撮影者はこのプレビュー画像を目視して撮影時の構図決定を行なう。このとき、ステップＳ２００で設定した焦点検出範囲も、プレビュー用の低画素動画像に重畳表示する。
【００９４】
ステップＳ１０６では、プレビュー用動画像に顔が存在するか否かを認識する。そして、撮影領域に顔が存在していると認識された場合には、ステップＳ１０７からステップＳ１０８に移行し、焦点調節モードを顔ＡＦモードに設定する。ここで顔ＡＦモードとは、撮影領域の顔に焦点を合わせるＡＦモードを指す。
【００９５】
一方撮影領域に顔が存在していない場合は、ステップＳ１０７からステップＳ１０９に移行し、焦点調節モードを多点ＡＦモードに設定する。ここで多点ＡＦモードとは、撮影領域を例えば３×５＝１５分割し、各分割領域で焦点検出を行ない、焦点検出結果と被写体の輝度情報から主被写体を類推し、その領域を合焦させるモードを指す。
【００９６】
ステップＳ１０８あるいはステップＳ１０９でＡＦモードを決定したら、ステップＳ１１０で焦点検出領域を決定する。ステップＳ１１１では、撮影準備スイッチがオン操作されたか否かを判別し、オン操作されていなければステップＳ１１６に進みメインスイッチがオフされたか否かを判別する。
【００９７】
ステップＳ１１１で撮影準備スイッチがオン操作されるとステップＳ３００に移行し、焦点検出サブルーチンを実行する。
【００９８】
ステップＳ１１３では、ステップＳ３００で計算した焦点ずれ量が許容値以下か否かを判断する。そして焦点ずれ量が許容値以上である場合は、非合焦と判断し、ステップＳ１１２でフォーカスレンズを駆動し、その後ステップＳ３００ないしステップＳ１１３を繰り返し実行する。そしてステップＳ１１３にて合焦状態に達したと判定されると、ステップＳ１１４にて合焦表示を行ない、ステップＳ１１５に移行する。
【００９９】
ステップＳ１１５では、撮影開始スイッチがオン操作されたか否かを判別し、オン操作されていなければステップＳ１１５にて撮影待機状態を維持する。ステップＳ１１５で撮影開始スイッチがオン操作されるとステップＳ４００に移行し、撮影サブルーチンを実行する。
【０１００】
ステップ４００の撮影サブルーチンが終了したら、ステップＳ１１６に進み、メインスイッチがオフされたか否かを判定する。メインスイッチがオフされていない場合には、ステップＳ１０３に戻る。メインスイッチがオフされた場合には、一連の動作を終了する。
【０１０１】
本実施形態の撮像装置では、繰り返しステップＳ２００で焦点検出範囲設定を実行して焦点検出範囲を随時更新している。これにより、焦点検出誤差が少ない範囲で、現在のレンズの射出瞳状態における最大限の焦点検出範囲を設定することができる。
【０１０２】
図２６は、焦点検出範囲設定（焦点検出範囲決定）サブルーチンのフローチャートである。
【０１０３】
焦点検出範囲設定サブルーチンの一連の動作も、ＣＰＵ１２１が行なう。
【０１０４】
メインフローのステップＳ２００から当サブルーチンのステップＳ２００にジャンプすると、ステップＳ２０１では、焦点検出画素の射出瞳情報を取得する。ＣＰＵ１２１は、カメラ内メモリ１４４に保存された焦点検出画素ＳＨＡ、ＳＨＢ及びＳＶＣ、ＳＶＤの射出瞳情報を取得する。ステップＳ２０２では、レンズ情報を取得する。ＣＰＵ１２１は、カメラ内のレンズ通信回路１３５を介して、撮影レンズ内のカメラ通信回路とレンズ通信を行い、レンズのズーム状態（ズーム域内におけるズーム情報）、絞り状態、フォーカス状態、レンズ種類情報を取得する。
【０１０５】
ステップＳ２０３では、撮影レンズのレンズ枠情報を取得する（枠情報取得）。レンズ枠情報を持っている撮影レンズが装着されている場合には、カメラ内のレンズ通信回路１３５を介して、撮影レンズ１３７内のカメラ通信回路１３６とレンズ通信を行い、レンズ枠の位置と半径を取得する。撮影レンズ１３７にレンズ枠情報を持たせ、カメラはそのレンズ枠情報に基づいてステップＳ２０３以降の演算処理を行なうため、レンズ毎に特殊な演算処理を行なう必要がない。これにより、レンズ毎に特殊な演算処理をすることなく、撮影レンズの口径食による焦点検出誤差を悪化させない高精度な焦点検出が可能となる。
【０１０６】
レンズ枠情報を持っていない撮影レンズが装着されている場合には、ステップＳ２０２で取得したレンズ種類情報に対応したレンズ枠情報を、カメラ内メモリ１４４から取得する。これにより、レンズ枠情報を持っていない撮影レンズに対しても、レンズ毎に特殊な演算処理をすることなく、撮影レンズの口径食による焦点検出誤差を悪化させない高精度な焦点検出が可能となる。
【０１０７】
ステップＳ２０４では、ステップＳ２０１で取得した焦点検出画素射出瞳情報と、ステップＳ２０３で取得したレンズ枠情報に基づき、射出瞳状態を算出する。射出状態算出とは、図１３にて説明したように、撮影レンズ１３７の口径食によって形成された射出瞳ＥＰＨＸ−Ａと射出瞳ＥＰＨＸ−Ｂを算出することである。
【０１０８】
ステップＳ２０５では、ステップＳ２０４で算出した射出瞳ＥＰＨＸ−Ａと射出瞳ＥＰＨＸ−Ｂに基づいて、画素ＳＨＡと画素ＳＨＢが受光する光量の比である光量比RtABを算出する。
【０１０９】
ステップＳ２０６では、ステップＳ２０４で算出した射出瞳ＥＰＨＸ−Ａと射出瞳ＥＰＨＸ−Ｂに基づいて、焦点検出用画素ＳＨＡが受光する光量LQ-Aと、焦点検出用画素ＳＨＢが受光する光量LQ-Bを算出する。
【０１１０】
ステップＳ２０７では、ステップＳ２０４で算出した射出瞳ＥＰＨＸ−Ａと射出瞳ＥＰＨＸ−Ｂに基づいて、焦点検出用画素画素ＳＨＡの射出瞳重心GravityPointＡと焦点検出用画素ＳＨＢの射出瞳重心GravityPointＢを結ぶ直線の画素並び方向に対する傾き（射出瞳重心傾きＩＮＣＬ）を算出する。
【０１１１】
ステップＳ２０８では、図２２で説明したように、Ｗ方向の像高毎に射出瞳重心傾きＩＮＣＬを算出し、射出瞳重心傾きＩＮＣＬが或る閾値ＩＮＣＬ0を超えない範囲L3を焦点検出範囲として設定する。このように撮影レンズ１３７の口径食により射出瞳重心傾きＩＮＣＬが大きくなる範囲を焦点検出範囲から除外することで、撮影レンズ１３７の口径食により発生する焦点検出誤差を悪化させない高精度な焦点検出が可能となる。
【０１１２】
ステップＳ２０８が完了したら、焦点検出範囲設定サブルーチンを終了し、メインフロー内のステップＳ２００に戻る。
【０１１３】
図２７は、焦点検出サブルーチンのフローチャートである。
【０１１４】
焦点検出サブルーチンの一連の動作も、ＣＰＵ１２１が行なう。
【０１１５】
メインフローのステップＳ３００から当サブルーチンのステップＳ３００にジャンプすると、ステップＳ３０１においては、メインルーチンのステップＳ１１０で決定した焦点検出領域に含まれる焦点検出用画素を読み出す。ステップＳ３０２では、ステップＳ３０１で読み出した各焦点検出用画素の信号に対して、ステップＳ２０５で算出した光量比RtABに基づき光量比の補正を行う、所謂シェーディング補正を行う。ステップＳ３０３では、ステップＳ３０２でシェーディング補正を行った信号を並べることで、相関演算用のＡ像、Ｂ像の信号とする。ここで得られる相関演算用のＡ像、Ｂ像の信号とは、光量比RtABに基づいてシェーディング補正を行った信号であるため、画素ＳＨＡと画素ＳＨＢの信号レベルは一致している。そのため、得られる２像の形状は略一致したものとなる。これにより、相関演算用のＡ像、Ｂ像の信号の一致度が悪いために、位相差検出結果に誤差が生じてしまうという問題を軽減している。
【０１１６】
ステップＳ３０４では、得られたＡ像、Ｂ像に基づいて相関演算を行ない、Ａ像、Ｂ像の位相差を算出する。ステップＳ３０５では、相関演算結果の信頼性を判定する。ここで信頼性とは、Ａ像、Ｂ像の一致度を指し、Ａ像、Ｂ像の一致度が良い場合は一般的に焦点検出結果の信頼性が高い。そこで、この一致度が或る閾値を超えているか否かで位相差検出結果の信頼性の判定を行ったり、複数の焦点検出領域が選択されている場合に信頼性の高い情報を優先的に使用したりするなどに用いられる。ステップＳ３０６では、上記の信頼性の高い検出結果から焦点ずれ量を演算する。そして焦点検出サブルーチンを終了し、メインフロー内のステップＳ３００に戻る。
【０１１７】
図２８は、撮影サブルーチンのフローチャートである。
【０１１８】
撮影サブルーチンの一連の動作も、ＣＰＵ１２１が行なう。
【０１１９】
ステップＳ４０１では、光量調節絞りを駆動し、露光時間を規定するメカニカルシャッタの開口制御を行なう。ステップＳ４０２では、高画素静止画撮影のための画像読み出し、すなわち全画素の読み出しを行なう。ステップＳ４０３では読み出した画像信号の欠損画素補間を行なう。すなわち、焦点検出用画素の出力は撮像のためのＲＧＢカラー情報を有しておらず、画像を得る上では欠陥画素に相当するため、周囲の撮像用画素の情報から補間により画像信号を創生する。
【０１２０】
ステップＳ４０４では、画像のγ補正、エッジ強調等の画像処理をおこない、ステップＳ４０５において、フラッシュメモリ１３３に撮影画像を記録する。ステップＳ４０６では、表示器１３１に撮影済み画像を表示し、メインフローにリターンする。
【０１２１】
第１の実施形態の撮像装置では、撮影レンズが交換可能なカメラで説明したが、撮影レンズがカメラに備わっている所謂レンズくくり付けタイプのカメラに適用してもよい。レンズくくり付けタイプのカメラにおいても、従来の課題は存在し、本実施形態の演算に基づいて焦点検出範囲を設定することで、同様の効果を得ることができる。
【０１２２】
以上のように、第１の実施形態の撮像装置によれば、撮影レンズの口径食により焦点検出用画素が受光する光量が大きく異なる範囲を焦点検出範囲から除外することで、撮影レンズケラレによる焦点検出誤差を悪化させない高精度な焦点検出が可能となった。
【０１２３】
また、このように撮影レンズの口径食により焦点検出用画素が受光する光量が少ない範囲を焦点検出範囲から除外することで、撮影レンズケラレによる焦点検出誤差を悪化させない高精度な焦点検出が可能となった。
【０１２４】
さらに、焦点検出用画素の射出瞳重心傾きに基づいて焦点検出範囲を設定することで、撮影レンズケラレによる焦点検出誤差を悪化させない高精度な焦点検出が可能となった。
【０１２５】
そして、撮影レンズの状態が変化するたびに焦点検出範囲を再設定し、プレビュー画像に表示する焦点検出範囲を更新していくことで、焦点検出誤差が少ない範囲で、現在のレンズ状態における最大限の焦点検出範囲を設定し、撮影者に表示することができる。
【０１２６】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、レンズのズーム状態、絞り状態、フォーカス状態が変更されるたびに、焦点検出範囲を再設定し、プレビュー画像における焦点検出範囲表示を更新していた。そのため、現在のレンズの射出瞳状態における最大限の焦点検出範囲を設定できる反面、レンズ操作のたびに焦点検出範囲表示が変わり、撮影者が焦点検出範囲を把握しずらくなるという懸念がある。
【０１２７】
そこで第２の実施形態では、新しいレンズが装着されたときに、全ズーム状態、全絞り状態、全フォーカス状態で焦点検出可能な範囲を焦点検出範囲として設定する。つまり、レンズが取り外されるまで焦点検出範囲を変更しないところが、第２の実施形態の特徴である。
【０１２８】
第２の実施形態の撮像装置の構成は、第１の実施形態と同じであるため、説明は省略する。
【０１２９】
図２９を用いて、第２の実施形態の撮像装置のメインフロー動作を説明する。
【０１３０】
メインフロー動作はＣＰＵ１２１が行なう処理である。
【０１３１】
撮影者がカメラの電源スイッチをオン操作すると（ステップＳ１０１）、ＣＰＵ１２１はカメラ内の各アクチュエータや撮像素子の動作確認を行ない、メモリ内容や実行プログラムの初期化を行なうと共に、撮影準備動作を実行する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１１７では、新しいレンズが装着されたか否かを判定する。新しいレンズが装着された場合には、ステップＳ１０３に進み、レンズ通信回路１３５を介して撮影レンズ内のカメラ通信回路とレンズ通信を行なう。レンズ通信によりレンズの動作確認を行い、レンズ内のメモリ内容や実行プログラムの初期化を行なうと共に、準備動作を実行させる。また、焦点検出や撮像に必要なレンズの諸特性データを取得し、カメラ内メモリ１４４に保存する。ステップＳ２００では、ステップＳ１０３で取得したレンズ情報と、焦点検出画素ペアＳＨＡ、ＳＨＢの射出瞳情報から、焦点検出範囲を設定する。
【０１３２】
ステップＳ１０４では撮像素子の撮像動作を開始し、プレビュー用の低画素動画像を出力する。ステップＳ１０５では読み出した動画をカメラ背面に設けられた表示器１３１に表示し、撮影者はこのプレビュー画像を目視して撮影時の構図決定を行なう。このとき、ステップＳ２００で設定した焦点検出範囲も、プレビュー用の低画素動画像に重畳表示する。
【０１３３】
第２の実施形態では、レンズが装着されたときにだけ焦点検出範囲の設定を行なう。レンズの全ズーム状態、全絞り状態、全フォーカス状態においても、光量比RtAB、光量LQ-A、LQ-B、射出瞳重心傾きＩＮＣＬが閾値RtAB0、LQ0、INCL0を満たすような領域を焦点検出範囲として設定する。このような焦点検出範囲を設定することで、レンズのズームや絞りやフォーカスが変更されても焦点検出範囲は変わらないように設定することが可能となる。これにより、レンズ操作をするたびに焦点検出範囲が変更されて、撮影者が焦点検出範囲を把握しずらくなるという問題を軽減することが可能となる。
【０１３４】
ステップＳ１０６では、プレビュー用動画像に顔が存在するか否かを認識する。そして、撮影領域に顔が存在していると認識された場合には、ステップ１０７からステップＳ１０８に移行し、焦点調節モードを顔ＡＦモードに設定する。ここで顔ＡＦモードとは、撮影領域の顔に焦点を合わせるＡＦモードを指す。
【０１３５】
一方撮影領域に顔が存在していない場合は、ステップＳ１０７からステップＳ１０９に移行し、焦点調節モードを多点ＡＦモードに設定する。ここで多点ＡＦモードとは、撮影領域を例えば３×５＝１５分割し、各分割領域で焦点検出を行ない、焦点検出結果と被写体の輝度情報から主被写体を類推し、その領域を合焦させるモードを指す。
【０１３６】
ステップＳ１０８あるいはステップＳ１０９でＡＦモードを決定したら、ステップＳ１１０で焦点検出領域を決定する。ステップＳ１１１では、撮影準備スイッチがオン操作されたか否かを判別し、オン操作されていなければステップＳ１１６に進む。
【０１３７】
ステップＳ１１１で撮影準備スイッチがオン操作されるとステップＳ３００に移行し、焦点検出サブルーチンを実行する。
【０１３８】
ステップＳ１１３では、ステップＳ３００で計算した焦点ずれ量が許容値未満か否かを判断する。そして焦点ずれ量が許容値以上である場合は、非合焦と判断し、ステップＳ１１２でフォーカスレンズを駆動し、その後ステップＳ３００ないしステップＳ１１３を繰り返し実行する。そしてステップＳ１１３にて合焦状態に達したと判定されると、ステップＳ１１４にて合焦表示を行ない、ステップＳ１１５に移行する。
【０１３９】
ステップＳ１１５では、撮影開始スイッチがオン操作されたか否かを判別し、オン操作されていなければステップＳ１１５にて撮影待機状態を維持する。ステップＳ１１５で撮影開始スイッチがオン操作されるとステップＳ４００に移行し、撮影サブルーチンを実行する。
【０１４０】
ステップ４００撮影サブルーチンが終了したら、ステップＳ１１６に進み、メインスイッチがオフされたか否かを判定する。メインスイッチがオフされなかった場合は、ステップＳ１１７に戻る。メインスイッチがオフされた場合には、一連の動作を終了する。
【０１４１】
焦点検出範囲設定サブルーチンは、第１の実施形態と同じである。撮影レンズの口径食により焦点検出用画素が受光する光量が大きく異なる範囲を焦点検出範囲から除外することで、撮影レンズケラレによる焦点検出誤差を悪化させない高精度な焦点検出実現している。
【０１４２】
また、このように撮影レンズの口径食により焦点検出用画素が受光する光量が少ない範囲を焦点検出範囲から除外することで、撮影レンズケラレによる焦点検出誤差を悪化させない高精度な焦点検出を実現している。
【０１４３】
さらに、焦点検出用画素の射出瞳重心傾きに基づいて焦点検出範囲を設定することで、撮影レンズケラレによる焦点検出誤差を悪化させない高精度な焦点検出を実現している。焦点検出範囲設定サブルーチンの動作フローは、第１の実施形態と同じであるため、説明は省略する。
【０１４４】
焦点検出サブルーチンと撮影サブルーチンも、第１の実施形態と同じであるため、説明は省略する。
【０１４５】
第２の実施形態の撮像装置では、撮影レンズが交換可能なカメラで説明したが、撮影レンズがカメラに備わっている所謂レンズくくり付けタイプのカメラに適用してもよい。レンズくくり付けタイプのカメラにおいても、従来の課題は存在し、本実施形態の演算に基づいて焦点検出範囲を設定することで、同様の効果を得ることができる。
【０１４６】
以上のように、第２の実施形態の焦点検出装置によれば、撮影レンズの口径食により焦点検出用画素が受光する光量が大きく異なる範囲を焦点検出範囲から除外することで、撮影レンズケラレによる焦点検出誤差を悪化させない高精度な焦点検出が可能となった。
【０１４７】
また、このように撮影レンズの口径食により焦点検出用画素が受光する光量が少ない範囲を焦点検出範囲から除外することで、撮影レンズケラレによる焦点検出誤差を悪化させない高精度な焦点検出が可能となった。
【０１４８】
さらに、焦点検出用画素の射出瞳重心傾きに基づいて焦点検出範囲を設定することで、撮影レンズケラレによる焦点検出誤差を悪化させない高精度な焦点検出が可能となった。
【０１４９】
そして、レンズが装着されたときにだけ焦点検出範囲の設定を行なうことにより、レンズ操作をするたびに焦点検出範囲が変更されて、撮影者が焦点検出範囲を把握しずらくなるという問題を軽減することができた。
【０１５０】
（第３の実施形態）
図３０〜図３５は、本発明の第３の実施形態に係わる図である。第１及び第２の実施形態では、撮像素子は撮像用画素と焦点検出用画素とで構成されており、焦点検出用画素ではマイクロレンズＭＬの中心に対して偏倚した開口を撮影レンズの射出瞳上に投影することで、瞳分離を行っていた。反対方向に偏倚した開口を有する一対の焦点検出用画素から得られる一対の像信号の位相差を算出することで、撮影レンズの焦点状態を検出していた。つまりＴＴＬ一次結像タイプの位相差方式焦点検出方法であった。
【０１５１】
第３の実施形態では、撮影レンズと撮像素子の間で光路分割して導いた光束を、一対のレンズ要素からなる二次結像光学系で再結像し、得られた一対の像信号の位相差に基づいて撮影レンズの焦点状態を検出する。つまりＴＴＬ二次結像タイプの位相差方式焦点検出方法であるところが、第３の実施形態の特徴である。
【０１５２】
図３０は、第３の実施形態の撮像装置の側方断面図ある。
【０１５３】
図３０において、２０１は撮影光学系、２０２は撮影光学系からの被写体光束を分割する主ミラーである。主ミラー２０２の一部はハーフミラーになっており、一部の被写体光束を透過し、残りの被写体光束を上方に反射する。２０３は主ミラー２０２を透過した被写体光束を下方に反射するサブミラーである。サブミラー２０３の下方には撮影光学系２０１の焦点状態を検出する焦点検出装置２２０が配置され、サブミラー２０３の反射光は焦点検出装置２２０に導かれる。２０４は、撮影光学系により結像された被写体光束を受光し画像信号に変換する撮像素子である。
【０１５４】
撮像素子２０４は、パッケージ化されたＣＭＯＳセンサである。焦点検出装置２２０は位相差検出方式の焦点検出を行なう。撮影光学系２０１の一対の異なる瞳領域を透過した光束で形成される二つの被写体像の相対位置関係から、撮影光学系２０１の焦点状態を検出する。撮影光学系の一対の異なる瞳領域から得られる二つの被写体像の相対位置関係から撮影光学系の焦点状態を検出するのは、特開昭５２−１３８９２４号公報に開示されているように公知の技術である。
【０１５５】
主ミラー２０２はカメラ本体に軸部２０２ａで軸支されており、カメラ本体に対して回転可能な構成になっている。また、サブミラー２０３も主ミラー２０２の保持部材に軸部２０３ａで軸支され、主ミラー２０２に対して回転可能な構成になっている。そのため主ミラー２０２は軸部２０２ａで、サブミラー２０３は軸部２０３ａで軸回転することにより、主ミラー２０２が撮影光学系の光軸に対して４５度傾斜し、サブミラー２０３が下方に約４５度傾斜した状態（以下ミラーダウン状態と称す）と、主ミラー２０２、サブミラー２３０共に上方に折りたたまって被写体光束から完全に退避した状態（以下ミラーアップ状態と称す）の二状態を取ることが可能である。
【０１５６】
ミラーダウン状態では、撮影光学系２０１からの被写体光束は上方のファインダー光学系と下方の焦点検出装置の二つに分割される。一方、ミラーアップ状態では、撮影光学系２０１からの被写体光束はすべて撮像素子２０４に導かれる。
【０１５７】
撮影光学系２０１から撮像素子２０４に至る光路中には、撮像素子２０４上に物体像の必要以上に高い空間周波数成分が伝達されないように撮影光学系２０１のカットオフ周波数を制限する光学ローパスフィルター２２２が設けられている。また、光学ローパスフィルター２２２には赤外線カットフィルターも形成されている。
【０１５８】
光学ローパスフィルター２２２の光入射面側には、撮像素子２０４に入射する被写体光束の露光秒時を制限するシャッターユニット２２１が配置される。複数枚で構成される先幕２２１ａと後幕２２１ｂが撮像素子の短手方向に走行し、先幕２２１ａと後幕２２１ｂの走行間隔で、シャッタ秒時を制御する。
【０１５９】
２０５はサブミラー２０３で反射した被写体光束を制限する遮光部材（以下カバーと称す）である。カバー２０５は、被写体光束のうち焦点検出に必要な光束だけを透過するような開口を有し、開口は撮影光学系２０１の略結像面付近に配置され、必要な被写体光束を以下に述べる焦点検出光学系に導き、不必要な被写体光束を遮光する。
【０１６０】
２０７は絞り２１３を撮影光学系の瞳に投影するフィールドレンズである。２１２は折り返しミラーである。ガラス表面にアルミの蒸着膜が施され、波長400〜800nmの光をほぼ同じ反射率で反射する。２１３は再結像光学系の絞りである。絞り２１３には一対の開口が形成され、再結像レンズ２１４の一対のレンズ部に入射する光束を制限している。絞り２１３は、フィールドレンズ２０７により撮影光学系２０１の瞳上に投影される。投影された絞り２１３の一対の開口により、撮影光学系２０１の瞳における一対の異なる瞳領域からの光束を透過する。
【０１６１】
２１４は再結像レンズである。絞り２１３の一対の開口に対応して一対のレンズを備え、撮影光学系２０１の異なる瞳領域からの光束をそれぞれ焦点検出用センサ２１７上に再結像させる。２１７は、再結像レンズ２１４で再結像された物体像を光電変換する焦点検出用センサである。焦点検出用センサ２１７で光電変換されて得られた一対の像信号に基づいて撮影レンズ１３７の焦点状態を検出する。
【０１６２】
図３１は、再結像レンズ２１４の光射出面側中央部を切り出して拡大表示したものである。光射出面側には、一対の被写体像を再結像するための一対のレンズ部が縦横１組ずつ備わっている。それぞれのレンズ部は球面レンズであり、光射出面側に凸の形状になっている。
【０１６３】
レンズ部２１４−１Ａと２１４−１Ｂは、画面中央測距視野の横目の焦点検出光束を再結像するためのものある。画面中央横視野の光束は、それぞれレンズ部２１４−１Ａと２１４−１Ｂで再結像され、焦点検出用センサ２１７の焦点検出用画素ライン上に、横方向に並んだ一対の被写体像を形成する。
【０１６４】
レンズ部２１４−２Ａと２１４−２Ｂは、画面中央の縦目の焦点検出光束を再結像するためのものある。画面中央縦視野の光束は、それぞれレンズ部２１４−２Ａと２１４−２Ｂで再結像され、焦点検出用センサ２１７の焦点検出用画素ライン上に、縦方向に並んだ一対の被写体像を形成する
図３２は、焦点検出用センサ２１７のチップを、光入射面側中央部を切り出して拡大表示したものである。図３１で説明した再結像レンズ２１４で再結像された一対の被写体像の結像位置に対応して、焦点検出用画素ラインが配置されている。
【０１６５】
画面中央横視野の光束は、図３１のレンズ部２１４−１Ａにより図３２の焦点検出用画素ラインＬｉｎｅ１Ａ、Ｌｉｎｅ２Ａ、Ｌｉｎｅ３Ａに、図３１のレンズ部２１４−１Ｂにより図３２の焦点検出用画素ラインＬｉｎｅ１Ｂ、Ｌｉｎｅ２Ｂ、Ｌｉｎｅ３Ｂに再結像される。焦点検出用画素ラインＬｉｎｅ１Ａ、Ｌｉｎｅ２Ａ、Ｌｉｎｅ３Ａ及びＬｉｎｅ１Ｂ、Ｌｉｎｅ２Ｂ、Ｌｉｎｅ３Ｂは、複数の画素が横方向に並んだラインセンサとなっている。
【０１６６】
画面中央縦視野の光束も同様であり、図３１のレンズ部２１４−２Ａにより図３２の焦点検出用画素ラインＬｉｎｅ４Ａ、Ｌｉｎｅ５Ａ、Ｌｉｎｅ６Ａに、図３１のレンズ部２１４−２Ｂにより図３２の焦点検出用画素ラインＬｉｎｅ４Ｂ、Ｌｉｎｅ５Ｂ、Ｌｉｎｅ６Ｂに再結像される。焦点検出用画素ラインＬｉｎｅ４Ａ、Ｌｉｎｅ５Ａ、Ｌｉｎｅ６Ａ及びＬｉｎｅ４Ｂ、Ｌｉｎｅ５Ｂ、Ｌｉｎｅ６Ｂは、複数の画素が縦方向に並んだラインセンサとなっている。
【０１６７】
焦点検出用センサ２１７の一対の焦点検出用画素ラインは複数画素がライン上に並んでおり、一対の画素列の出力信号波形の間には、焦点検出視野上に撮像光学系２０１によって形成された物体像の結像状態に応じて、相対的に横シフトした状態が観測される。前ピン、後ピンでは出力信号波形のシフト方向が逆になる。相関演算などの手法を用いてこの位相差を方向を含めて検出するのが焦点検出の原理である。
【０１６８】
図３３は第３の実施形態の焦点検出装置を備えた撮像装置の構成図である。図３３において、撮像装置は、撮像素子を有したカメラ本体１３８と、別体の撮影レンズ１３７とで構成されており、カメラ本体１３８に対して撮影レンズ１３７が交換可能な電子カメラを示している。第３の実施形態と第１の実施形態とで構成が異なるところは、焦点検出装置２２０と、それを駆動するためのＡＦセンサ駆動回路１３４を備えたところだけである。それ以外の構成は第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【０１６９】
図３３において、サブミラー２０３の下方には撮影光学系２０１の焦点状態を検出する焦点検出装置２２０が配置され、サブミラー２０３の反射光は焦点検出装置２２０に導かれる。図３０において説明したように、焦点検出装置２２０には、サブミラー反射光が再結像レンズ２１４によって再結像された光学像を光電変換し、一対の像信号を生成する焦点検出用センサ２１７が存在する。この焦点検出用センサ２１７を駆動する機能は、ＣＰＵ１２１が担っている。ＣＰＵ１２１は、焦点検出装置２２０から一対の像信号を取得し、位相差を算出することで、撮影レンズ１３７の焦点状態を検出する。
【０１７０】
次に、第３の実施形態の焦点検出用画素の瞳分割状況も、第１の実施形態と同様に図８に示すように瞳分離されていることを説明する。
【０１７１】
焦点検出用画素に像信号を結像する再結像レンズ２１４の射出瞳の機能は、絞り２１３が果たしている。絞り２１３は、フィールドレンズ２０７によって、撮影レンズ２０１の射出瞳上に投影される。つまり絞り２１３と撮影レンズ２０１の射出瞳は光学的に共役な関係となる。これにより、再結像レンズ２１４におけるレンズ部２１４−１Ａ、２１４−１Ｂ、２１４−２Ａ、２１４−２Ｂの射出瞳は、フィールドレンズ２０７によって投影されて瞳ＥＰＨＡ、ＥＰＨＢ、ＥＰＶＣ、ＥＰＶＤとなり、瞳分割するように構成されている。
【０１７２】
第３の実施形態の焦点検出用画素の射出瞳も、第１の実施形態の図１０〜図１３で説明したように、撮影レンズ１３７の口径食によって制限される。そして、焦点検出用画素の射出瞳は、図１３のＥＰＨＸ−Ａ及びＥＰＨＸ−Ｂのようになる。
【０１７３】
射出瞳ＥＰＨＸ−ＡとＥＰＨＸ−Ｂとでは、面積が異なるため、焦点検出用画素対の光量比RtABは像高Ｘに応じて変化する。そこで、第１の実施形態の図２０で説明したように、光量比RtABが閾値Rt0となる範囲Ｌ1で焦点検出範囲を制限することで、撮影レンズの口径食により発生する焦点検出誤差を悪化させない高精度な焦点検出が可能となる。
【０１７４】
また、焦点検出用画素対が受光する光量LQ-A及びLQ-Bも像高Ｘに応じて変化する。そこで、第１の実施形態の図２１で説明したように、焦点検出用画素が受光する光量LQ-A及びLQ-Bが共に閾値LQ0以下となる範囲Ｌ２で焦点検出範囲を制限することで、撮影レンズの口径食により発生する焦点検出誤差を悪化させない高精度な焦点検出が可能となる。
【０１７５】
さらに、射出瞳重心GravityPointＡと射出瞳重心GravityPointＢを結ぶ直線は、画素並び方向に対して傾いているため、Ｗ方向の像高に応じて射出瞳重心傾きＩＮＣＬも変化する。そこで、射出瞳重心傾きＩＮＣＬが閾値ＩＮＣＬ0となる範囲Ｌ３で焦点検出範囲を制限することで、撮影レンズの口径食により発生する焦点検出誤差を悪化させない高精度な焦点検出が可能となる。
【０１７６】
図３４は、第３の実施形態の焦点検出装置における横ずれ検知焦点検出範囲の形状を示したものである。図３４は撮像素子１０７を光入射面側から見た図であり、全撮像領域に対して焦点検出可範囲がどのような大きさのどのような形状の領域になるかを描いている。
【０１７７】
Ｌｉｎｅ１は、図３２の焦点検出用画素ラインＬｉｎｅ１Ａ及びＬｉｎｅ１Ｂが受光する領域である。Ｌｉｎｅ２は、図３２の焦点検出用画素ラインＬｉｎｅ２Ａ及びＬｉｎｅ２Ｂが受光する領域である。Ｌｉｎｅ３は、図３２の焦点検出用画素ラインＬｉｎｅ３Ａ及びＬｉｎｅ３Ｂが受光する領域である。Ｌｉｎｅ４は、図３２の焦点検出用画素ラインＬｉｎｅ４Ａ及びＬｉｎｅ４Ｂが受光する領域である。Ｌｉｎｅ５は、図３２の焦点検出用画素ラインＬｉｎｅ５Ａ及びＬｉｎｅ５Ｂが受光する領域である。Ｌｉｎｅ６は、図３２の焦点検出用画素ラインＬｉｎｅ６Ａ及びＬｉｎｅ６Ｂが受光する領域である。
【０１７８】
第１の実施形態同様、光量比RtAB、光量LQ-A，LQ-B、そして射出瞳重心傾きＩＮＣＬに基づいて焦点検出範囲が決まる。L1は、図２０で説明した画素ペアSHA及びSHBの光量比RtABから決まる焦点検出範囲L1のことである。L2は、図２１で説明した画素ペアSHAとSHBの光量LQ-A及びLQ-Bから決まる焦点検出範囲L2のことである。L3は、図２２で説明した画素ペアSHAとSHBの射出瞳重心傾きＩＮＣＬから決まる焦点検出範囲L3のことである。射出瞳重心傾きＩＮＣＬから決まる焦点検出範囲は、形状を単純化するために、Ｘ軸に対して４５°回転した方向のみで近似して領域を決めている。
【０１７９】
焦点検出範囲は、光量比RtAB、光量LQ-A及びLQ-B、そして射出瞳重心傾きINCLの全ての条件を満たす範囲で定義される。よって、横方向の幅２×L1の長方形と４５°傾いた１辺２×L3の正方形とが重なる領域内にあるＬｉｎｅ1〜６（斜線部）が、焦点検出範囲となる。
【０１８０】
図３５は、本発明の第３の実施形態の撮像装置のメインフローである。
【０１８１】
撮影者がカメラの電源スイッチをオン操作すると（ステップＳ５０１）、ステップＳ５０２においてＣＰＵ１２１はカメラ内の各アクチュエータや撮像素子の動作確認を行ない、メモリ内容や実行プログラムの初期化を行なうと共に、撮影準備動作を実行する。ステップＳ５０３では、レンズ通信回路１３５を介して撮影レンズ内のカメラ通信回路とレンズ通信を行なう。レンズ通信によりレンズの動作確認を行い、レンズ内のメモリ内容や実行プログラムの初期化を行なうと共に、準備動作を実行させる。また、焦点検出や撮像に必要なレンズの諸特性データを取得し、カメラ内メモリ１４４に保存する。ステップＳ２００では、ステップＳ５０３で取得したレンズ情報と、焦点検出用画素の射出瞳情報から、焦点検出範囲を設定する。ステップＳ５０４では、操作スイッチ群１３２に設けられた焦点検出領域指定部材によって指定された位置に基づき、焦点検出領域を決定する。ステップＳ５０５では、撮影準備スイッチがオン操作されたか否かを判別し、オン操作されていなければステップＳ５０９に進む。
【０１８２】
ステップＳ５０５で撮影準備スイッチがオン操作されるとステップＳ３００に移行し、焦点検出サブルーチンを実行する。
【０１８３】
ステップＳ５０６では、ステップＳ３００で計算した焦点ずれ量が許容値以下か否かを判断する。そして焦点ずれ量が許容値以上である場合は、非合焦と判断し、ステップＳ５１０でフォーカスレンズを駆動し、その後ステップＳ３００ないしステップＳ５０６を繰り返し実行する。そしてステップＳ５０６にて合焦状態に達したと判定されると、ステップＳ５０７にて合焦表示を行ない、ステップＳ５０８に移行する。
【０１８４】
ステップＳ５０８では、撮影開始スイッチがオン操作されたか否かを判別し、オン操作されていなければステップＳ５０８にて撮影待機状態を維持する。ステップＳ５０８で撮影開始スイッチがオン操作されるとステップＳ４００に移行し、撮影サブルーチンを実行する。ステップＳ４００で撮影サブルーチンが終了すると、ステップＳ５０９に進み、メインスイッチがオフされたか否かを判定する。メインスイッチがオフされていない場合には、ステップＳ５０３に戻る。メインスイッチがオフされた場合には、一連の動作を終了する。
【０１８５】
ステップＳ２００の焦点検出範囲設定サブルーチン、ステップＳ３００の焦点検出サブルーチン、ステップＳ４００の撮影サブルーチンは、第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【０１８６】
第３の実施形態の撮像装置では、撮影レンズが交換可能なカメラで説明したが、撮影レンズがカメラに備わっている所謂レンズくくり付けタイプのカメラに適用してもよい。レンズくくり付けタイプのカメラにおいても、従来の課題は存在し、本実施形態の演算に基づいて焦点検出範囲を設定することで、同様の効果を得ることができる。
【０１８７】
以上のように、第３の実施形態の撮像装置によれば、ＴＴＬ二次結像タイプの位相差方式焦点検出方式においても、撮影レンズの口径食により焦点検出用画素が受光する光量が大きく異なる範囲を焦点検出範囲から除外することで、撮影レンズケラレによる焦点検出誤差を悪化させない高精度な焦点検出が可能となる。
【０１８８】
また、このように撮影レンズの口径食により焦点検出用画素が受光する光量が少ない範囲を焦点検出範囲から除外することで、撮影レンズケラレによる焦点検出誤差を悪化させない高精度な焦点検出が可能となる。
【０１８９】
さらに、焦点検出用画素の射出瞳重心傾きに基づいて焦点検出範囲を設定することで、撮影レンズケラレによる焦点検出誤差を悪化させない高精度な焦点検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１９０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わるカメラの構成を示す図である。
【図２】撮像素子の回路図である。
【図３】撮像素子の画素部の断面図である。
【図４】撮像素子の駆動タイミングチャートである。
【図５】撮像素子の撮像用画素の平面図と断面図である。
【図６】撮像素子の焦点検出用画素の平面図と断面図である。
【図７】撮像素子の他の焦点検出用画素の平面図と断面図である。
【図８】撮像素子の瞳分割状況を説明する概念図である。
【図９】焦点検出領域の説明図である。
【図１０】射出瞳が制限されることを説明する図である。
【図１１】射出瞳が制限されることを説明する図である。
【図１２】射出瞳が制限されることを説明する図である。
【図１３】射出瞳が制限されることを説明する図である。
【図１４】画素の並び方向と像の移動方向が一致しなかった場合の問題点を説明する図である。
【図１５】画素の並び方向と像の移動方向が一致しなかった場合の問題点を説明する図である。
【図１６】画素の並び方向と像の移動方向が一致しなかった場合の問題点を説明する図である。
【図１７】画素の並び方向と像の移動方向が一致しなかった場合の問題点を説明する図である。
【図１８】画素の並び方向と像の移動方向が一致しなかった場合の問題点を説明する図である。
【図１９】画素の並び方向と像の移動方向が一致しなかった場合の問題点を説明する図である。
【図２０】光量比RtABとＸ方向の像高の関係を示す図である。
【図２１】光量LQ-A、LA-BとＸ方向の像高の関係を示す図である。
【図２２】射出瞳重心傾きＩＮＣＬとＷ方向の像高の関係を示す図である。
【図２３】焦点検出領域内に焦点検出用画素対が複数種類存在することを説明する図である。
【図２４】横ずれ検知焦点検出範囲の形状を示す図である。
【図２５】第１の実施形態の撮像装置のメインのフローチャートである。
【図２６】焦点検出範囲設定サブルーチンのフローチャートである。
【図２７】焦点検出サブルーチンのフローチャートである。
【図２８】撮影サブルーチンのフローチャートである。
【図２９】第２の実施形態の撮像装置のメインのフローチャートである。
【図３０】第３の実施形態の焦点検出装置を備えた撮像装置の側方断面図である。
【図３１】再結像レンズの光射出面側の中央部を切り出して拡大表示した図である。
【図３２】焦点検出用センサのチップの光入射面側中央部を切り出して拡大表示した図である。
【図３３】第３の実施形態の焦点検出装置を備えた撮像装置の構成を示す図である。
【図３４】第３の実施形態の焦点検出範囲の形状を示す図である。
【図３５】第３の実施形態の撮像装置のメインのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１９１】
１０１  第１レンズ群
１０２  絞り
１０３  第２レンズ群
１０７  撮像素子
１２１  ＣＰＵ
１２４  撮像素子駆動回路
１３７  撮影レンズ
１３８  カメラ本体
ＯＢＪ  被写体
ＩＭＧ  被写体像
ＥＰ  射出瞳
ＥＰＨＡ、ＥＰＨＢ、ＥＰＶＣ、ＥＰＶＤ  分割された射出瞳
ＥＰＨＸ−Ａ、ＥＰＨＸ−Ｂ  レンズ枠で制限された分割射出瞳
GravityPointA、GravityPointB  射出瞳重心
DistanceX-GP  射出瞳重心を結ぶベクトルのｘ成分
DistanceY-GP  射出瞳重心を結ぶベクトルのy成分
RtAB  光量比
LQ-A、LQ-B  光量
ＩＮＣＬ  射出瞳重心傾き
（EPHA-P1,EPHB-P1）（EPHA-P2,EPHB-P2）（EPHA-P3,EPHB-P3）  複数種類の射出瞳
Ｌ１  光量比RtABで決まるＸ方向の焦点検出範囲
Ｌ２  光量LQ-A、LQ-Bで決まるＸ方向の焦点検出範囲
Ｌ３  射出瞳重心ＩＮＣＬで決まるＷ方向の焦点検出範囲
ＳＨＡ、ＳＨＢ、ＳＶＣ、ＳＶＤ  焦点検出用画素
ＭＬ  オンチップマイクロレンズ
ＣＬ  配線層
２０１  撮影光学系
２１３  絞り
２１４  再結像レンズ
２１７  焦点検出用センサ
２２０  焦点検出装
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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