(57)【要約】【課題】  瞳分割方式の焦点検出において、被写体が暗い場合や被写体のコントラストが小さい場合のノイズ等の影響を少なくすること。【解決手段】  撮影レンズの異なる瞳領域を透過した対の光束をそれぞれ受光して信号（Ｉα１、Ｉβ１）を出力する複数の第１の焦点検出用画素対（Ｐα１、Ｐβ１）と、前記瞳領域から所定量シフトした瞳領域を透過した対の光束をそれぞれ受光して信号（Ｉα２、Ｉβ２、Ｉα３、Ｉβ３）を出力する複数の第２の焦点検出用画素対（Ｐα２、Ｐβ２、Ｐα３、Ｐβ４）とを含むイメージセンサ（１０）と、第１及び第２の焦点検出用画素対から出力された信号に基づいて、焦点状態を検出するＣＰＵ（２０）とを有し、撮影する被写体が予め設定された明るさよりも暗い場合に、複数の第１の焦点検出用画素対から出力された信号と、複数の第２の焦点検出用画素対から出力された信号とをそれぞれ加算して得られた信号対（Ｉα、Ｉβ）に基づいて焦点状態を検出する。【選択図】  図６
2010271419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズの合焦状態を検出するための信号を出力する複数の画素を含む撮像素子であって、前記複数の画素が、
前記撮影レンズの異なる瞳領域を透過した対の光束をそれぞれ受光して信号を出力する複数の第１の焦点検出用画素対と、
前記第１の焦点検出用画素対が受光する対の光束が透過した瞳領域から所定量シフトした瞳領域を透過した対の光束をそれぞれ受光して信号を出力する複数の第２の焦点検出用画素対と
を含む撮像素子と、
前記第１及び第２の焦点検出用画素対から出力された信号に基づいて、焦点状態を検出する検出手段とを有し、
前記検出手段は、
撮影する被写体が予め設定された明るさよりも暗い場合に、前記複数の第１の焦点検出用画素対から出力された信号と、前記複数の第２の焦点検出用画素対から出力された信号とをそれぞれ加算して得られた信号対に基づいて焦点状態を検出し、
撮影する被写体が予め設定された明るさ以上の場合に、前記複数の第１の焦点検出用画素対から出力された信号対と、前記複数の第２の焦点検出用画素対から出力された信号対とに基づいて焦点状態を検出する
ことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
撮影レンズの合焦状態を検出するための信号を出力する複数の画素を含む撮像素子であって、前記複数の画素が、
前記撮影レンズの異なる瞳領域を透過した対の光束をそれぞれ受光して信号を出力する複数の第１の焦点検出用画素対と、
前記第１の焦点検出用画素対が受光する対の光束が透過した瞳領域から所定量シフトした瞳領域を透過した対の光束をそれぞれ受光して信号を出力する複数の第２の焦点検出用画素対と
を含む撮像素子と、
前記第１及び第２の焦点検出用画素対から出力された信号に基づいてそれぞれ焦点状態を検出し、該検出した焦点状態を平均して、第１の焦点状態を検出する第１の検出手段と、
前記複数の第１の焦点検出用画素対から出力された信号と、前記複数の第２の焦点検出用画素対から出力された信号とをそれぞれ加算して得られた信号対に基づいて第２の焦点状態を検出する第２の検出手段と、
被写体のコントラストに応じて、前記第１の焦点状態及び第２の焦点状態のいずれか一方を選択する選択手段と
を有することを特徴とする光学装置。
【請求項３】
前記検出手段は、前記第１及び第２の焦点検出用画素対から出力された信号を加算する際に、前記第１及び第２の焦点検出用画素対それぞれの基線長と、加算後の信号対に対する基線長とが同一になるように、加算する信号を選択することを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記検出手段は、更に、像高に基づいて、前記撮像素子の各位置における前記第１及び第２の焦点検出用画素対の受光分布を算出して、前記第１及び第２の焦点検出用画素対それぞれについて該受光分布の比を求め、当該比が予め設定された範囲内にある前記第１及び第２の焦点検出用画素対を用いて焦点検出を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項５】
前記撮像素子は、画像の撮影に用いる撮像素子であって、該撮像素子の一部の画素を前記第１及び第２の焦点検出用画素対として構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項６】
撮影レンズの合焦状態を検出するための信号を出力する複数の画素を含む撮像素子であって、前記複数の画素が、前記撮影レンズの異なる瞳領域を透過した対の光束をそれぞれ受光して信号を出力する複数の第１の焦点検出用画素対と、前記第１の焦点検出用画素対が受光する対の光束が透過した瞳領域から所定量シフトした瞳領域を透過した対の光束をそれぞれ受光して信号を出力する複数の第２の焦点検出用画素対とを含む撮像素子を有する光学装置における焦点検出方法であって、
判断手段が、撮影する被写体が予め設定された明るさよりも明るいか暗いかを判断する判断工程と、
検出手段が、前記撮影する被写体が予め設定された明るさよりも暗い場合に、前記複数の第１の焦点検出用画素対から出力された信号と、前記複数の第２の焦点検出用画素対から出力された信号とをそれぞれ加算して得られた信号対に基づいて焦点状態を検出する第１の検出工程と、
前記検出手段が、撮影する被写体が予め設定された明るさ以上の場合に、前記複数の第１の焦点検出用画素対から出力された信号対と、前記複数の第２の焦点検出用画素対から出力された信号対とに基づいて焦点状態を検出する第２の検出工程と
を備えることを特徴とする焦点検出方法。
【請求項７】
撮影レンズの合焦状態を検出するための信号を出力する複数の画素を含む撮像素子であって、前記複数の画素が、前記撮影レンズの異なる瞳領域を透過した対の光束をそれぞれ受光して信号を出力する複数の第１の焦点検出用画素対と、前記第１の焦点検出用画素対が受光する対の光束が透過した瞳領域から所定量シフトした瞳領域を透過した対の光束をそれぞれ受光して信号を出力する複数の第２の焦点検出用画素対とを含む撮像素子を有する光学装置における焦点検出方法であって、
第１の検出手段が、前記第１及び第２の焦点検出用画素対から出力された信号に基づいてそれぞれ焦点状態を検出し、該検出した焦点状態を平均して、第１の焦点状態を検出する第１の検出工程と、
第２の検出手段が、前記複数の第１の焦点検出用画素対から出力された信号と、前記複数の第２の焦点検出用画素対から出力された信号とをそれぞれ加算して得られた信号対に基づいて第２の焦点状態を検出する第２の検出工程と、
選択手段が、被写体のコントラストに応じて、前記第１の焦点状態及び第２の焦点状態のいずれか一方を選択する選択工程と
を有することを特徴とする焦点検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置及び焦点検出方法に関し、更に詳しくは、撮像を行うための撮像素子から得られる像に基づいて撮影レンズの合焦状態を検出可能なデジタルスチルカメラ等の光学装置及び焦点検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イメージセンサを用いて撮影を行うデジタルカメラにおいて撮影レンズの合焦状態を検出する方式の一つとして、各画素にマイクロレンズが形成された２次元のセンサを用いて、瞳分割方式の焦点検出を行う装置が特許文献１に開示されている。特許文献１の装置では、イメージセンサを構成する各画素の光電変換部が複数に分割され、分割された光電変換部がマイクロレンズを介して撮影レンズの瞳の異なる領域を通過した光束を受光するように構成されている。
【０００３】
また特許文献２では、マイクロレンズと光電変換部の相対位置を偏位させた画素を２次元に配置した、イメージセンサを兼ねた固体撮像装置を開示している。特許文献２の固体撮像装置では、撮影レンズの合焦状態を検出する時は、マイクロレンズと光電変換部の相対偏位方向が異なる画素列で生成される像に基づいて撮影レンズの合焦状態を検出している。一方、通常の画像を撮像するときは、マイクロレンズと光電変換部の相対偏位方向が異なる画素を加算することにより、画像を生成している。
【０００４】
また、本出願人はデジタルスチルカメラに用いられるＣＭＯＳ型イメージセンサ（固体撮像装置）を用いて瞳分割方式の焦点検出を行う固体撮像装置を特許文献３に開示している。特許文献３の固体撮像装置では、固体撮像装置を構成する多数の画素のうちの一部の画素は、撮影レンズの焦点状態を検出するために光電変換部が２つに分割された構成となっている。光電変換部は、マイクロレンズを介して撮影レンズの瞳の所定領域を通過した光束を受光するように構成されている。
【０００５】
図１０は、特許文献３に開示されている固体撮像素子の中央に位置する焦点検出を行う画素の受光分布の説明図で、２つに分割された光電変換部がそれぞれ受光可能な撮影レンズの瞳上の領域を示している。図中の円は撮影レンズの射出瞳を示し、円内の斜線部に対して白抜きされた領域Ｓα、領域Ｓβは２つに分割された光電変換部の受光可能な領域で、通常撮影レンズの光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対して対称になるように設定されている。
【０００６】
カメラにおいては、撮影レンズの瞳上の領域Ｓαを透過した光束により生成された像と領域Ｓβを透過した光束により生成される像の相関演算を行って、撮影レンズの合焦状態が検出される。撮影レンズの異なる瞳領域を透過した光束より生成される像の相関演算を行って焦点検出を行う方法は、特許文献４に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５８−２４１０５号公報（第２頁、図１）
【特許文献２】特許２９５９１４２号公報（第２頁、図２）
【特許文献３】特開２００５−１０６９９４号公報（第７頁、図３）
【特許文献４】特開平５−１２７０７４号公報（第１５頁、図３４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般的にＣＭＯＳ型固体撮像素子は、複数回のマスクプロセスを経て製造される。各マスクプロセス間では位置合わせを行いながら製造が行われるが、初期の工程で製造された部材と後の工程で製造された部材では位置ずれが生じてしまう。つまり、固体撮像素子の光電変換部は製造工程の初期工程で形成され、マイクロレンズは最終工程で形成されるため、光電変換部とマイクロレンズとの間には通常位置ずれが生じてしまう。
【０００９】
図１１は撮影レンズの瞳上での固体撮像素子の受光分布説明図で、図１１（ａ）は光電変換部が２つに分割された焦点検出を行う画素の光電変換部の位置とマイクロレンズの位置が設計上の値に対してずれが生じている場合の受光領域の分布を示している。同図において、一方の光電変換部の受光領域Ｓαともう片方の光電変換部の受光領域Ｓβは撮影レンズの光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対して−ｘ方向にずれている。
【００１０】
一方、カメラの撮影レンズの合焦状態を検出する場合、撮影画面の中央に位置する被写体のみならず、通常撮影画面の周辺に位置する被写体に対しても焦点検出が可能である。
【００１１】
図１１（ｂ）は、光電変換部の位置とマイクロレンズの位置が設計上の値に対してずれが生じている固体撮像素子の、撮影画面の周辺に対応する焦点検出用画素の受光分布の説明図である。撮影画面の周辺では、撮影レンズのレンズ枠による光束のけられ、いわゆる口径蝕が生じてしまうため、図中一方の光電変換部の受光領域Ｓαは狭くなってしまう。
【００１２】
そのため、撮影レンズの瞳上の領域Ｓαを透過した光束により生成された像と領域Ｓβを透過した光束により生成される像の一致度は低くなる。その結果、領域Ｓαを透過した光束により生成された像と領域Ｓβを透過した光束により生成される像に基づいて相関演算を行っても、精度の高い焦点検出ができないという欠点があった。
【００１３】
また、撮影レンズの焦点状態を検出する固体撮像装置の一部を構成する画素群の、撮影レンズの瞳上の受光分布は帯状に構成されているため、被写体が暗い場合や被写体のコントラストが小さい場合はノイズ等の影響を受けやすい。そのため、精度の高い焦点検出ができないという欠点があった。
【００１４】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、瞳分割方式の焦点検出において、被写体が暗い場合や被写体のコントラストが小さい場合のノイズ等の影響を少なくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の光学装置は、撮影レンズの合焦状態を検出するための信号を出力する複数の画素を含む撮像素子であって、前記複数の画素が、前記撮影レンズの異なる瞳領域を透過した対の光束をそれぞれ受光して信号を出力する複数の第１の焦点検出用画素対と、前記第１の焦点検出用画素対が受光する対の光束が透過した瞳領域から所定量シフトした瞳領域を透過した対の光束をそれぞれ受光して信号を出力する複数の第２の焦点検出用画素対とを含む撮像素子と、前記第１及び第２の焦点検出用画素対から出力された信号に基づいて、焦点状態を検出する検出手段とを有し、前記検出手段は、撮影する被写体が予め設定された明るさよりも暗い場合に、前記複数の第１の焦点検出用画素対から出力された信号と、前記複数の第２の焦点検出用画素対から出力された信号とをそれぞれ加算して得られた信号対に基づいて焦点状態を検出し、撮影する被写体が予め設定された明るさ以上の場合に、前記複数の第１の焦点検出用画素対から出力された信号対と、前記複数の第２の焦点検出用画素対から出力された信号対とに基づいて焦点状態を検出する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、瞳分割方式の焦点検出において、被写体が暗い場合や被写体のコントラストが小さい場合のノイズ等の影響を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態におけるデジタルカメラの概略構成を示す図である。
【図２】図３に示すイメージセンサの一部断面図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるイメージセンサの一部平面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態におけるイメージセンサの一部に配設された焦点検出用画素の撮影レンズの瞳上での設計上の受光分布の一例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における焦点検出動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態における焦点検出用画素群の出力により生成される線像分布図の一例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における焦点検出動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態におけるマイクロレンズと第１の電極との位置ずれが生じたイメージセンサの一部に配設された焦点検出用画素の撮影レンズの瞳上での受光分布の一例を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態における焦点検出用画素群の出力により生成される線像分布図の一例を示す図である。
【図１０】従来の固体撮像素子の受光分布の一例を示す図である。
【図１１】従来の固体撮像素子の受光分布の別の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
【００１９】
＜第１の実施形態＞
図１は、本第１の実施形態における撮像装置の一例として、デジタルカメラの概略構成を示す図である。
【００２０】
図１に示すデジタルカメラは、主にカメラ本体１と、カメラ本体１に対して着脱可能な撮影レンズ５により構成されている。先ず、カメラ本体１の構成について説明する。
【００２１】
１０はイメージセンサ（撮像素子）で、撮影レンズ５の予定結像面に配置されている。２０は、カメラ全体を制御するＣＰＵ、２１はイメージセンサ１０を駆動制御するイメージセンサ制御回路である。また、ＣＰＵ２０は、撮影レンズ５の合焦状態も算出する（検出手段）。また、２４はイメージセンサ１０にて撮像した画像信号を画像処理する画像処理回路、２５は画像処理された画像を表示する液晶表示素子９を駆動する液晶表示素子駆動回路、３は液晶表示素子９に表示された被写体像を観察するための接眼レンズ３である。２２は、イメージセンサ１０にて撮像された画像を記録するメモリ回路、２３は画像処理回路２４にて画像処理された画像をカメラ外部に出力するためのインターフェース回路である。２２はメモリ回路であり、イメージセンサ１０の受光分布も記憶できるようになっている。
【００２２】
次に、撮影レンズ５の構成について説明する。
【００２３】
５ａ及び５ｂはレンズであり、ここでは便宜上２枚のレンズ５ａ、５ｂで図示しているが、実際は多数枚のレンズで構成されている。撮影レンズ５は、カメラ本体１のＣＰＵ２０（制御手段）から送られてくる焦点調節情報を電気接点２６を介してレンズＣＰＵ５０にて受信し、その焦点調節情報に基づいて撮影レンズ駆動機構５１によって合焦状態に調節される。また５３は撮影レンズ５の瞳近傍に配設された絞り装置で、絞り駆動機構５２によって所定の絞り値に絞り込まれるようになっている。また撮影レンズ５には、像高に対する光束のケラレ情報（いわゆるビネッティング情報）が記憶されている。
【００２４】
図２は、イメージセンサ１０の一部断面図で、後述する図３のイメージセンサ１０の一部平面図に示したＡ−Ａ‘面の断面図である。
【００２５】
図２の右側の画素は、撮影レンズ５の全瞳領域を通過した光束を受光可能な通常撮像用画素を示し、図中左側の画素は、撮影レンズ５の一部の瞳領域を通過した光束を受光可能な焦点検出用画素を示している。
【００２６】
図２に示すように、シリコン基板１１０の内部に光電変換部１１１が形成されている。光電変換部１１１で発生した信号電荷は、不図示のフローティングディフュージョン部、第１の電極１３１及び第２の電極１３２を介して外部に出力される。光電変換部１１１と第１の電極１３１との間には層間絶縁膜１２１が形成され、第１の電極１３１と第２の電極１３２との間には層間絶縁膜１２２が形成されている。また、第２の電極１３２の光入射側には層間絶縁膜１２３が形成され、さらにパッシべーション膜１４０、平坦化層１５０が形成されている。平坦化層１５０の光入射側には、カラーフィルタ層１５１または透明フィルタ層１５４、平坦化層１５２及びマイクロレンズ１５３が形成されている。ここで、マイクロレンズ１５３のパワーは、撮影レンズ５の瞳と光電変換部１１１が略共役になるように設定されている。また、イメージセンサ１０の中央に位置する画素ではマイクロレンズ１５３は画素の中心に配設され、周辺に位置する画素では、撮影レンズ５の光軸側に偏位して配設される。
【００２７】
撮影レンズ５を透過した被写体光はイメージセンサ１０近傍に集光される。さらにイメージセンサ１０の各画素に到達した光は、マイクロレンズ１５３で屈折され光電変換部１１１に集光される。通常の撮像に使う右側の画素では、入射する光を遮光しないように第１の電極１３１及び第２の電極１３２が配設されている。
【００２８】
一方、左側の焦点検出用画素では、第１の電極１３１の一部が光電変換部１１１を覆うように構成されている。その結果、左側の焦点検出用画素では、撮影レンズ５の瞳の一部を透過する光束を受光可能となっている。また、第１の電極１３１が入射光束の一部を遮光しているために光電変換部１１１の出力が小さくなることを防ぐため、焦点検出用画素の透明フィルタ層１５４は光を吸収しない透過率の高い樹脂で形成されている。
【００２９】
本第１の実施形態のイメージセンサ１０の一部に配設される焦点検出用画素は、マイクロレンズ１５３の位置と第１の電極１３１の開口中心の相対位置を異ならせることによって、撮影レンズ５の受光分布を異ならせるように構成している。
【００３０】
図３はイメージセンサ１０の一部平面図である。
【００３１】
図３において、１３１、１３２は電極を示している。第１の電極１３１及び１３２で区切られた領域が１画素を示しており、各画素中に書かれた「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」の文字は各画素のカラーフィルタの色相を表している。「Ｒ」の文字の書かれた画素は赤の成分の光を透過し、「Ｇ」の文字の書かれた画素は緑の成分の光を透過し、「Ｂ」の文字の書かれた画素は青の成分の光を透過する。また、「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」の文字が書かれた各画素は、撮影レンズ５の全瞳領域を受光するように構成されている。
【００３２】
カラーフィルタの配列がベイヤー配列の場合、「Ｒ」と「Ｇ」及び「Ｂ」と「Ｇ」の画素が交互に配置されて構成される。本第１の実施形態におけるイメージセンサ１０は「Ｒ」あるいは「Ｂ」であるべき画素の一部に、撮影レンズ５の一部の瞳領域を通過した光束を受光する焦点検出用画素が割り当てられている。図中、Ｐα１、Ｐβ１、Ｐα２、Ｐβ２、Ｐα３、Ｐβ３が撮影レンズ５の合焦状態を検出するための画素で、第１の電極１３１（遮光部材）にてｘ方向の開口が制限されている。
【００３３】
本第１の実施形態のイメージセンサ１０の一部に配設される焦点検出用の画素は、第１の電極１３１にて制限される開口のｘ方向の画素内における開口中心位置が、画素中心に対して異なる５種類が設定されている。
【００３４】
例えば、電極１３１_３と電極１３１_４とで決まる開口が画素中心に対して＋ｘ方向に偏位した焦点検出用画素Ｐα１に対して、ｘ方向に４画素隣接した位置に同様の電極開口を有する焦点検出用画素が配設されている。また、焦点検出用画素Ｐα１に対して斜めに隣接する位置に、電極１３１_１と電極１３１_２とで決まる開口が画素中心と略一致する焦点検出用画素Ｐβ１が配設されている。さらに、焦点検出用画素Ｐβ１に対して、ｘ方向に４画素隣接した位置に同様の電極開口を有する焦点検出用画素が配設されている（第１の焦点検出用画素対）。
【００３５】
また、電極１３１で決まる開口の位置がそれぞれ異なる焦点検出用画素Ｐα２、Ｐβ２及び焦点検出用画素Ｐα３、Ｐβ３も同様に配設されている（第２の焦点検出用画素対）。図３に示すように、焦点検出用画素Ｐα２、Ｐβ２及びＰα３、Ｐβ３の開口は、画素内において、焦点検出用画素Ｐα１、Ｐβ１からそれぞれ所定量シフトした位置に構成されている。このようにすることで、各焦点検出用画素対からは、互いに異なる瞳領域を透過した光束を光電変換して得られた信号をそれぞれ読み出すことができる。
【００３６】
図４は、イメージセンサ１０の一部に配設された焦点検出用画素の撮影レンズ５の瞳上での設計上の受光分布を示す図で、焦点検出用画素の電極１３１で決まる開口とマイクロレンズ１５３の相対位置がほぼ設計値どおりに製造できている例を示している。
【００３７】
図４（ａ）は、図３のイメージセンサ１０の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐα１の、撮影レンズ５の瞳上での受光分布を示している。焦点検出用画素Ｐα１の電極１３１_３と電極１３１_４とで決まる開口の中心は画素の中心に対して＋ｘ方向に大きく偏位している。そのため、焦点検出用画素Ｐα１の光電変換部の受光可能な領域Ｓα１の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上のｘ軸上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対して距離−ｘα１だけ偏位している。
【００３８】
図４（ｂ）は、図３のイメージセンサ１０の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐβ１の、撮影レンズ５の瞳上での受光分布を示している。焦点検出用画素Ｐβ１の電極１３１_１と電極１３１_２とで決まる開口の中心は画素の中心と略一致している。そのため、焦点検出用画素Ｐβ１の光電変換部の受光可能な領域Ｓβ１の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上の図中ｘ軸上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）と略一致している。
【００３９】
図４（ｃ）は、図３のイメージセンサ１０の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐα２の、撮影レンズ５の瞳上での受光分布を示している。焦点検出用画素Ｐα２の電極１３１_３と電極１３１_４とで決まる開口の中心は画素の中心に対して＋ｘ方向に所定量偏位している。そのため、焦点検出用画素Ｐα２の光電変換部の受光可能な領域Ｓα２の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上の図中ｘ軸上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対して距離−ｘα２偏位している。
【００４０】
図４（ｄ）は、図３のイメージセンサ１０の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐβ２の、撮影レンズ５の瞳上での受光分布を示している。焦点検出用画素Ｐβ２の電極１３１_１と電極１３１_２とで決まる開口の中心は画素の中心に対して−ｘ方向に所定量偏位している。そのため、焦点検出用画素Ｐβ２の光電変換部の受光可能な領域Ｓβ２の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上の図中ｘ軸上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対して距離ｘβ２偏位している。
【００４１】
図４（ｅ）は、図３のイメージセンサ１０の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐα３の、撮影レンズ５の瞳上での受光分布を示している。焦点検出用画素Ｐα３の電極１３１_３と電極１３１_４とで決まる開口の中心は画素の中心と略一致している。そのため、焦点検出用画素Ｐα３の光電変換部の受光可能な領域Ｓα３の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上の図中ｘ軸上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）と略一致している。ここで、焦点検出用画素Ｐα３の撮影レンズ５の瞳上での設計上の受光分布は、焦点検出用画素Ｐβ１の撮影レンズ５の瞳上での設計上の受光分布と略一致している。
【００４２】
図４（ｆ）は、図３のイメージセンサ１０の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐβ３の、撮影レンズ５の瞳上での受光分布を示している。焦点検出用画素Ｐβ３の電極１３１_１と電極１３１_２とで決まる開口の中心は画素の中心に対して−ｘ方向に大きく偏位している。そのため、焦点検出用画素Ｐβ３の光電変換部の受光可能な領域Ｓβ３の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上の図中ｘ軸上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対して距離ｘβ３偏位している。
【００４３】
図４（ｇ）は焦点検出用画素Ｐα１、Ｐα２、Ｐα３を加算した場合のイメージセンサ１０の受光分布、図４（ｈ）は焦点検出用画素Ｐβ１、Ｐβ２、Ｐβ３を加算した場合のイメージセンサ１０の受光分布を示している。
【００４４】
次に、図５及び図６を参照して、本第１の実施形態における光学装置であるデジタルカメラの焦点検出動作について説明する。図５はカメラの焦点検出処理を説明するためのフローチャート、図６はイメージセンサ１０の焦点検出用画素対から得られる画像信号対に基づく線像を示す図である。
【００４５】
撮影者が不図示のシャッターレリーズスイッチの、例えば半押し操作（ＳＷ１ＯＮ）を行うと（ステップＳ１００）、ＣＰＵ２０はイメージセンサ制御回路２１に信号を送って、イメージセンサ１０にて撮像を行う（ステップＳ１０１）。イメージセンサ１０にて撮像された画像信号はイメージセンサ制御回路２１を介して読み出され（ステップＳ１０２）、画像処理回路２４にて画像処理される。ＣＰＵ２０は、画像処理回路２４に画像処理された被写体像の輝度を予め設定された輝度と比較することにより、被写体像が明るいか否かを判定する（ステップＳ１０３）。被写体像が明るいと判定されたならば、後述する焦点検出用画素群の出力の加算を行わなくても精度良く焦点検出ができると判断し、所定の画素群の出力に基づいて撮影レンズ５の焦点状態を検出する（ステップＳ１０４）。
【００４６】
例えばＣＰＵ２０は、焦点検出用画素Ｐα１と同じ電極開口を有する焦点検出用画素群から第１の焦点検出用画像を生成し、同様に焦点検出用画素Ｐβ１と同じ電極開口を有する焦点検出用画素群から第２の焦点検出用画像を生成する。
【００４７】
図６（ａ）は、焦点検出用画素Ｐα１で代表される焦点検出用画素群にて生成される線像Ｉα１及び焦点検出用画素Ｐβ１で代表される焦点検出用画素群にて生成される線像Ｉβ１を示している。図４（ａ）及び図４（ｂ）のイメージセンサ１０の受光分布に示すように、焦点検出用画素Ｐα１の撮影レンズ５の瞳上の受光領域Ｓα１の面積は焦点検出用画素Ｐβ１の撮影レンズ５の瞳上の受光領域Ｓβ１の面積より若干狭い。そのため、線像Ｉα１は線像Ｉβ１より出力が若干小さくなっている。ここで、線像Ｉα１と線像Ｉβ１の重心間隔は、所定のデフォーカス量の時に間隔Ｗとなるように、焦点検出用画素Ｐα１及び焦点検出用画素Ｐβ１の電極開口の位置が設定されている。
【００４８】
さらにＣＰＵ２０は、第１の焦点検出用画像と第２の焦点検出用画像に基づいて相関演算を行うことにより、焦点検出用画素Ｐα１とＰβ１が位置する領域での撮影レンズ５の焦点状態を検出する。
【００４９】
同様にＣＰＵ２０は、焦点検出用画素Ｐα２と同じ電極開口を有する焦点検出用画素群から第３の焦点検出用画像を生成し、同様に焦点検出用画素Ｐβ２と同じ電極開口を有する焦点検出用画素群から第４の焦点検出用画像を生成する。
【００５０】
図６（ｂ）は、焦点検出用画素Ｐα２で代表される焦点検出用画素群にて生成される線像Ｉα２及び焦点検出用画素Ｐβ２で代表される焦点検出用画素群にて生成される線像Ｉβ２を示している。図４（ｃ）及び図４（ｄ）のイメージセンサ１０の受光分布に示すように、焦点検出用画素Ｐα２の撮影レンズ５の瞳上の受光領域Ｓα２の面積は焦点検出用画素Ｐβ２の撮影レンズ５の瞳上の受光領域Ｓβ２の面積とほぼ同一である。そのため、線像Ｉα２は線像Ｉβ２とほぼ同一の出力となっている。ここで、線像Ｉα２と線像Ｉβ２の重心間隔は、所定のデフォーカス量の時に間隔Ｗとなるように、焦点検出用画素Ｐα２及び焦点検出用画素Ｐβ２の電極開口の位置が設定されている。
【００５１】
さらにＣＰＵ２０は、第３の焦点検出用画像と第４の焦点検出用画像に基づいて相関演算を行うことにより、焦点検出用画素Ｐα２とＰβ２が位置する領域での撮影レンズ５の焦点状態を検出する。
【００５２】
同様にＣＰＵ２０は、焦点検出用画素Ｐα３と同じ電極開口を有する焦点検出用画素群から第５の焦点検出用画像を生成し、同様に焦点検出用画素Ｐβ３と同じ電極開口を有する焦点検出用画素群から第６の焦点検出用画像を生成する。
【００５３】
図６（ｃ）は、焦点検出用画素Ｐα３で代表される焦点検出用画素群にて生成される線像Ｉα３及び焦点検出用画素Ｐβ３で代表される焦点検出用画素群にて生成される線像Ｉβ３を示している。図４（ｅ）及び図４（ｆ）のイメージセンサ１０の受光分布に示すように、焦点検出用画素Ｐα３の撮影レンズ５の瞳上の受光領域Ｓα３の面積は焦点検出用画素Ｐβ３の撮影レンズ５の瞳上の受光領域Ｓβ３の面積より若干広い。そのため、線像Ｉα３は線像Ｉβ３より出力が若干大きくなっている。ここで、線像Ｉα３と線像Ｉβ３の重心間隔は、所定のデフォーカス量の時に間隔Ｗとなるように、焦点検出用画素Ｐα３及び焦点検出用画素Ｐβ３の電極開口の位置が設定されている。
【００５４】
さらにＣＰＵ２０は、第５の焦点検出用画像と第６の焦点検出用画像に基づいて相関演算を行うことにより、焦点検出用画素Ｐα３とＰβ３が位置する領域での撮影レンズ５の焦点状態を検出する。
【００５５】
さらにＣＰＵ２０は、焦点検出用画素Ｐα１とＰβ１が位置する領域での撮影レンズ５の焦点検出結果、焦点検出用画素Ｐα２とＰβ２が位置する領域での撮影レンズ５の焦点検出結果及び焦点検出用画素Ｐα３とＰβ３が位置する領域での撮影レンズ５の焦点検出結果を平均する。
【００５６】
ここで、焦点検出用画素Ｐα１とＰβ１、焦点検出用画素Ｐα２とＰβ２及び焦点検出用画素Ｐα３とＰβ３の基線長は同一になるように構成されているため、焦点検出を行うための相関演算のパラメータを同一にして、演算の煩雑化を防止している。
【００５７】
一方、図５において、被写体像が暗いと判定されたならば（ステップＳ１０３でＮＯ）、ＣＰＵ２０は受光分布の異なる焦点検出用画素群の出力の加算を行い、焦点検出用の像に含まれるノイズの影響を小さくして焦点検出を実行する。
【００５８】
次にＣＰＵ２０は、メモリ回路２２に記憶されたイメージセンサ１０の複数の焦点検出用画素の受光分布と撮影レンズ５に記憶された所定の像高での光束のケラレ情報から、図４に示すような焦点検出位置における撮影レンズ５の瞳上の受光分布を算出する。その後、図６の線像説明図に示すように各焦点検出用画素群の出力を推定する（ステップＳ１０５）。ここでＣＰＵ２０は、焦点検出用画素群の出力が相対的に小さいと判定すると、その画素群の出力は加算しないようにしている。
【００５９】
イメージセンサ１０の受光分布がほぼ設計値通りにできており、また撮影レンズ５による光束のケラレがほとんど無い状態では、焦点検出用画素Ｐα１とＰα２とＰα３、そして、焦点検出用画素Ｐβ１とＰβ２とＰβ３の各画素群の出力を加算可能である。このように焦点検出用画素Ｐα１、Ｐα２、Ｐα３の出力を加算した場合のイメージセンサ１０の受光分布は図４（ｇ）に示すようになる。また、焦点検出用画素Ｐβ１、Ｐβ２、Ｐβ３の出力を加算した場合のイメージセンサ１０の受光分布は、図４（ｈ）に示すようになる。
【００６０】
図６（ｄ）は加算された焦点検出用画素群からの出力による線像を示している。ＣＰＵ２０は、焦点検出用画素Ｐα１の画素群からの出力による線像Ｉα１と、焦点検出用画素Ｐα２の画素群からの出力による線像Ｉα２と、焦点検出用画素Ｐα３の画素群からの出力による線像Ｉα３とを加算して、線像Ｉαを生成する。同様に焦点検出用画素Ｐβ１の画素群からの出力による線像Ｉβ１と、焦点検出用画素Ｐβ２の画素群からの出力による線像Ｉβ２と、焦点検出用画素Ｐβ３の画素群からの出力による線像Ｉβ３とを加算して、線像Ｉβを生成する。
【００６１】
ここでＣＰＵ２０は、所定デフォーカス量での加算前の線像の重心間隔ｗと、加算後の線像の重心間隔ｗとが同一になるように加算を行う画素群を選択している。このように加算を行う前の焦点検出像に対する基線長と加算を行った後の像に対する基線長を同一にすることで、焦点検出を行うための相関演算のパラメータを同一にし、演算の煩雑化を防止している。
【００６２】
なお、図６では線像により説明を行ったが、一般的な被写体の場合でも同様に加算を行えばよい。
【００６３】
受光分布の異なる焦点検出用画素群を選択し、加算を終了すると（ステップＳ１０６）、加算された像に基づいて撮影レンズ５の焦点状態を検出する（ステップＳ１０７）。
【００６４】
ステップＳ１０４またはＳ１０７で撮影レンズ５の焦点状態が検出されると、ＣＰＵ２０は焦点検出結果に基づいて撮影レンズ５が合焦しているか否かを判定する（ステップＳ１０８）。撮影レンズ５が合焦していないと判定されると（ステップＳ１０８でＮＯ）、ＣＰＵ２０は焦点検出結果に基づいて撮影レンズ駆動機構５１に焦点調節情報を送って、撮影レンズ５を駆動して焦点調節を行う（ステップＳ１０９）。
【００６５】
一方、撮影レンズ５が合焦していると判定されると（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、ＣＰＵ２０はシャッタレリーズスイッチの、例えば全押し操作（ＳＷ２ＯＮ）を確認する（ステップＳ１１０）。撮影者が合焦した被写体像を確認しシャッタレリーズスイッチの後段操作（ＳＷ２ＯＮ）を行うと（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、ＣＰＵ２０はイメージセンサ制御回路２１に信号を送って、イメージセンサ１０により撮像を行う（ステップＳ１１１）。イメージセンサ１０にて撮像された画像信号はイメージセンサ制御回路２１を介して読み出され、画像処理回路２４に画像処理される。このとき、画素の電極開口が制限されている焦点検出用画素は欠陥画素として取り扱われ、焦点検出用画素の周辺に位置する画素から補間処理を行って画像信号が生成される。
【００６６】
さらに、撮影画像はメモリ回路２２に記録されるとともに、液晶表示素子９に表示される。
【００６７】
上記の通り本第１の実施形態によれば、イメージセンサ１０の受光分布がほぼ設計値通りにできており、且つ、撮影レンズ５による光束のケラレがほとんど無い状態では、被写体が暗い場合に、基線長が同一で受光分布の異なる全ての画素群を選択する。そしてその出力を加算し、加算された画素群からの出力に基づいて焦点検出を行うことにより、ノイズに強い焦点検出を実行することが可能となる。
【００６８】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、本第２の実施形態におけるデジタルカメラの概略構成は、上記第１の実施形態で図１〜図３を参照して説明したものと同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００６９】
次に、図７〜図９を参照して、本第２の実施形態における光学装置であるデジタルカメラの焦点検出動作について説明する。図７はカメラの焦点検出処理を説明するためのフローチャート、図８は、イメージセンサ１０の一部に配設された焦点検出用画素の撮影レンズ５の瞳上での設計上の受光分布を示す図である。図９はイメージセンサ１０の焦点検出用画素から得られる画像信号対に基づく線像を示す図である。
【００７０】
撮影者が不図示のシャッターレリーズスイッチの、例えば半押し操作（ＳＷ１ＯＮ）を行うと（ステップＳ２００）、ＣＰＵ２０はイメージセンサ制御回路２１に信号を送って、イメージセンサ１０にて撮像を行う（ステップＳ２０１）。イメージセンサ１０にて撮像された画像信号はイメージセンサ制御回路２１を介して読み出される（ステップＳ２０２）。
【００７１】
次にＣＰＵ２０は、メモリ回路２２に記憶されたイメージセンサ１０の複数の焦点検出用画素の受光分布と撮影レンズ５に記憶された所定の像高での光束のケラレ情報から、各焦点検出用画素群の出力を推定する（ステップＳ２０３）。本第２の実施形態では、マイクロレンズ１５３と電極１３１の開口との相対位置が設計値からずれているイメージセンサ１０にて、撮影画面の周辺で焦点検出を行う例を示す。
【００７２】
ＣＰＵ２０は、まず焦点検出用画素の受光分布と撮影レンズ５に記憶された所定の像高での光束のケラレ情報から、図８に示すようなイメージセンサ１０の撮影レンズ５の瞳上の受光分布と図９に示すような焦点検出用画素群で生成される線像を計算する。図８は、電極１３１の開口に対してマイクロレンズ１５３が設計値に対して−ｘ方向に位置ずれしたイメージセンサ１０の、イメージセンサ１０の中心に対して−ｘ方向に位置する焦点検出用画素群の受光分布を示している。電極１３１の開口に対してマイクロレンズ１５３が設計値に対して−ｘ方向に位置ずれした場合、イメージセンサ１０の焦点検出用画素の受光分布は、撮影レンズ５の瞳上で一律−ｘ方向に偏位する。
【００７３】
また、イメージセンサ１０の中心に対して−ｘ方向に位置する焦点検出用画素群では、撮影レンズ５のレンズ枠により図中−ｘ方向側から光束がけられてしまう。
【００７４】
図８（ａ）は、図３のイメージセンサ１０の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐα１の、撮影レンズ５の瞳上での受光分布を示している。電極１３１_３と電極１３１_４とで決まる焦点検出用画素Ｐα１の開口の中心、即ち、焦点検出用画素Ｐα１の光電変換部の受光可能な領域Ｓα１の中心は、画素の中心に対して＋ｘ方向に大きく偏位している。従って、領域Ｓα１の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してさらに−ｘ方向に偏位した距離−ｘα１’となる。さらに、撮影レンズ５のレンズ枠により図中−ｘ方向側から光束がけられてしまうため、焦点検出用画素Ｐα１の受光可能な領域は狭くなる。
【００７５】
図８（ｂ）は、図３のイメージセンサ１０の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐβ１の、撮影レンズ５の瞳上での受光分布を示している。電極１３１_１と電極１３１_２とで決まる焦点検出用画素Ｐβ１の開口の中心、即ち、焦点検出用画素Ｐβ１の光電変換部の受光可能な領域Ｓβ１の中心は、画素の中心と略一致している。従って、領域Ｓβ１の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してさらに−ｘ方向に偏位した距離−ｘβ１‘となる。
【００７６】
図９（ａ）は、焦点検出用画素Ｐα１で代表される焦点検出用画素群にて生成される線像分布Ｉα１及び焦点検出用画素Ｐβ１で代表される焦点検出用画素群にて生成される線像分布Ｉβ１を示している。焦点検出用画素Ｐα１の撮影レンズ５の瞳上の受光領域Ｓα１の面積と焦点検出用画素Ｐβ１の撮影レンズ５の瞳上の受光領域Ｓβ１の面積は大きく異なるため、線像分布Ｉα１と線像分布Ｉβ１の出力差が大きくなる。その結果、焦点検出用画素Ｐα１で代表される焦点検出用画素群にて生成される焦点検出像と焦点検出用画素Ｐβ１で代表される焦点検出用画素群で生成される焦点検出像を用いて撮影レンズ５の合焦状態の検出を行っても、精度の高い焦点検出はできない。
【００７７】
そこで、本第２の実施形態では、焦点検出用画素Ｐα１及びＰβ１にそれぞれ代表される焦点検出用画素群の撮影レンズ５の瞳上の受光分布を、焦点検出用画素自身の受光分布及びイメージセンサ１０上の位置情報、及び撮影レンズ５の情報に基づいて推定する。そして、所定の焦点検出用画素群で生成される像に基づいて精度良く焦点検出ができるかどうかを判定する。例えば、ＣＰＵ２０は、焦点検出用画素Ｐα１の撮影レンズ５の瞳上の受光領域Ｓα１の面積と焦点検出用画素Ｐβ１の撮影レンズ５の瞳上の受光領域Ｓβ１の面積との比を計算する。そして、面積比が予め設定された範囲内にある焦点検出用画素群から得られる像を用い、範囲外（例えば、２倍以上あるいは１／２以下）の焦点検出用画素群から得られる像を用いて焦点検出を行わないように構成している。本第２の実施形態における焦点検出用画素Ｐα１の撮影レンズ５の瞳上の受光領域Ｓα１の面積と焦点検出用画素Ｐβ１の撮影レンズ５の瞳上の受光領域Ｓβ１の面積との比はおおよそ１／３である。そのため、ＣＰＵ２０は焦点検出用画素Ｐα１及びＰβ１で代表される焦点検出用画素群から得られる像に基づいた焦点検出は実行しない。
【００７８】
図８（ｃ）は、図３のイメージセンサ１０の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐα２の、撮影レンズ５の瞳上での受光分布を示している。電極１３１_３と電極１３１_４とで決まる焦点検出用画素Ｐα２の開口の中心、即ち、焦点検出用画素Ｐα２の光電変換部の受光可能な領域Ｓα２の中心は、画素の中心に対して＋ｘ方向に所定量偏位している。従って、領域Ｓα２の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してさらに−ｘ方向に偏位した距離−ｘα２’となる。さらに、撮影レンズ５のレンズ枠により図中−ｘ方向側から光束がけられてしまうため、焦点検出用画素Ｐα２の受光可能な領域は狭くなる。
【００７９】
図８（ｄ）は、図３のイメージセンサ１０の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐβ２の、撮影レンズ５の瞳上での受光分布を示している。電極１３１_１と電極１３１_２とで決まる焦点検出用画素Ｐβ２の開口の中心、即ち、焦点検出用画素Ｐβ２の光電変換部の受光可能な領域Ｓβ２の中心は、画素の中心に対して−ｘ方向に所定量偏位している。従って、領域Ｓβ２の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してさらに−ｘ方向に偏位した距離ｘβ２’となる。
【００８０】
図９（ｂ）は、焦点検出用画素Ｐα２で代表される焦点検出用画素群にて生成される線像分布Ｉα２及び焦点検出用画素Ｐβ２で代表される焦点検出用画素群にて生成される線像分布Ｉβ２を示している。焦点検出用画素Ｐα２の撮影レンズ５の瞳上の受光領域Ｓα２の面積と焦点検出用画素Ｐβ２の撮影レンズ５の瞳上の受光領域Ｓβ２の面積は若干異なるため、線像分布Ｉα２と線像分布Ｉβ２に若干の出力差が生じる。
【００８１】
そこで、本第２の実施形態では、焦点検出用画素Ｐα２及びＰβ２にそれぞれ代表される焦点検出用画素群の撮影レンズ５の瞳上の受光分布を、焦点検出用画素自身の受光分布及びイメージセンサ１０上の位置情報、及び撮影レンズ５の情報に基づいて推定する。そして、所定の焦点検出用画素群で生成される像に基づいて精度良く焦点検出ができるかどうかを判定する。例えば、ＣＰＵ２０は、焦点検出用画素Ｐα２の撮影レンズ５の瞳上の受光領域Ｓα２の面積と焦点検出用画素Ｐβ２の撮影レンズ５の瞳上の受光領域Ｓβ２の面積との比を計算する。そして、面積比が予め設定された範囲内にある焦点検出用画素群から得られる像を用い、範囲外（例えば、２倍以上あるいは１／２以下）の焦点検出用画素群から得られる像を用いて焦点検出を行わないように構成している。本第２の実施形態における焦点検出用画素Ｐα２の撮影レンズ５の瞳上の受光領域Ｓα２の面積と焦点検出用画素Ｐβ２の撮影レンズ５の瞳上の受光領域Ｓβ２の面積との比はおおよそ４／５である。そのため、ＣＰＵ２０は焦点検出用画素Ｐα２及びＰβ２で代表される焦点検出用画素群から得られる像に基づいた焦点検出を行う。このときＣＰＵ２０は、焦点検出用画素Ｐα２及びＰβ２で代表される焦点検出用画素群で得られる像に対して、先に求めた撮影レンズ５の瞳上の受光領域の面積比に基づいてゲイン補正を行い、焦点検出精度を向上させている。
【００８２】
図８（ｅ）は、図３のイメージセンサ１０の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐα３の、撮影レンズ５の瞳上での受光分布を示している。電極１３１_３と電極１３１_４とで決まる焦点検出用画素Ｐα３の開口の中心、即ち、焦点検出用画素Ｐα３の光電変換部の受光可能な領域Ｓα３の中心は、画素の中心と略一致している。従って、領域Ｓα３の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してさらに−ｘ方向に偏位した距離−ｘα３’となる。さらに、撮影レンズ５のレンズ枠により図中−ｘ方向側から光束がけられてしまうため、焦点検出用画素Ｐα３の受光可能な領域は狭くなる。ここで、焦点検出用画素Ｐα３の撮影レンズ５の瞳上での受光分布は、焦点検出用画素Ｐβ１の撮影レンズ５の瞳上での受光分布と略一致している。
【００８３】
図８（ｆ）は、図３のイメージセンサ１０の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐβ３の、撮影レンズ５の瞳上での受光分布を示している。電極１３１_１と電極１３１_２とで決まる焦点検出用画素Ｐβ３の開口の中心、即ち、焦点検出用画素Ｐβ３の光電変換部の受光可能な領域Ｓβ３の中心は、画素の中心に対して−ｘ方向に大きく偏位している。従って、領域Ｓβ３の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してさらに−ｘ方向に偏位した距離ｘβ３’となる。
【００８４】
図９（ｃ）は、焦点検出用画素Ｐα３で代表される焦点検出用画素群にて生成される線像分布Ｉα３及び焦点検出用画素Ｐβ３で代表される焦点検出用画素群にて生成される線像分布Ｉβ３を示している。焦点検出用画素Ｐα３の撮影レンズ５の瞳上の受光領域Ｓα３の面積と焦点検出用画素Ｐβ３の撮影レンズ５の瞳上の受光領域Ｓβ３の面積は略同一のため、線像分布Ｉα３と線像分布Ｉβ３の出力は略同じになる。
【００８５】
そこで、本第２の実施形態では、焦点検出用画素Ｐα３及びＰβ３にそれぞれ代表される焦点検出用画素群の撮影レンズ５の瞳上の受光分布を、焦点検出用画素自身の受光分布及びイメージセンサ１０上の位置情報、及び撮影レンズ５の情報に基づいて推定する。そして、所定の焦点検出用画素群で生成される像に基づいて精度良く焦点検出ができるかどうかを判定する。例えば、ＣＰＵ２０は、焦点検出用画素Ｐα３の撮影レンズ５の瞳上の受光領域Ｓα３の面積と焦点検出用画素Ｐβ３の撮影レンズ５の瞳上の受光領域Ｓβ３の面積との比を計算する。そして、面積比が予め設定された範囲内にある焦点検出用画素群から得られる像を用い、範囲外（例えば、２倍以上あるいは１／２以下）の焦点検出用画素群から得られる像を用いて焦点検出を行わないように構成している。本第２の実施形態における焦点検出用画素Ｐα３の撮影レンズ５の瞳上の受光領域Ｓα３の面積と焦点検出用画素Ｐβ３の撮影レンズ５の瞳上の受光領域Ｓβ３の面積との比はおおよそ１である。そのため、ＣＰＵ２０は焦点検出用画素Ｐα３及びＰβ３で代表される焦点検出用画素群で得られる像に基づいた焦点検出を行う。
【００８６】
図８（ｇ）は、図３のイメージセンサ１０の一部平面図に示した通常撮像用画素の、撮影レンズ５の瞳上での受光分布を示している。通常撮像用画素の第１の電極１３１は光電変換部を遮光しないように構成されているため、通常撮像用画素の光電変換部は、撮影レンズ５の全瞳領域Ｓγを受光可能である。但し、撮影レンズ５のレンズ枠により図中−ｘ方向側から光束がけられてしまうため、受光可能な領域は狭くなる。
【００８７】
以上のように本第２の実施形態では、光学装置を構成するＣＰＵ２０は、次の点を判定する。即ち、イメージセンサ１０を構成するマイクロレンズ１５３と電極１３１の開口の相対位置が設計値に対してずれがあって焦点検出用画素の受光分布の偏りがあるかどうか、また、撮影レンズ５のレンズ枠による光束のけられが大きかを判定する。そして、判定結果に応じて焦点検出に用いる焦点検出用画素群を選択する（ステップＳ２０３）。
【００８８】
さらにＣＰＵ２０は、選択された焦点検出用画素群（本第２の実施形態では焦点検出用画素Ｐα２とＰβ２の画素群及び焦点検出用画素Ｐα３とＰβ３の画素群）の出力に基づいて、撮影レンズ５の焦点状態を検出する。さらにＣＰＵ２０は、焦点検出用画素Ｐα２とＰβ２が位置する領域での撮影レンズ５の焦点検出結果及び焦点検出用画素Ｐα３とＰβ３が位置する領域での撮影レンズ５の焦点検出結果を平均し、焦点状態（第１の焦点状態）を求める（ステップＳ２０４）。（第１の検出工程）。
【００８９】
さらに、ＣＰＵ２０は受光分布の異なる焦点検出用画素群の出力の加算を行う（ステップＳ２０５）。このときＣＰＵ２０は、上述のようにメモリ回路２２に記憶されたイメージセンサ１０の複数の焦点検出用画素の受光分布と撮影レンズ５に記憶された所定の像高での光束のケラレ情報から、各焦点検出用画素群の出力を推定する。焦点検出用画素群にて生成される２つの像の相対的出力の差が所定値よりも大きいならば、その画素群の加算は行わない。本第２の実施形態では、焦点検出用画素Ｐα２とＰβ２の画素群と焦点検出用画素Ｐα３とＰβ３の画素群の出力を加算する。加算により得られた線像を図９（ｄ）に示すが、所定デフォーカス量での加算前の線像の重心間隔ｗと加算後の線像の重心間隔ｗは同一になるように加算を行う画素群を選択している。
【００９０】
ＣＰＵ２０により所定の焦点検出用画素群の出力が加算されると（ステップＳ２０５）、加算された像に基づいて撮影レンズ５の焦点状態（第２の焦点状態）が検出される（ステップＳ２０６）（第２の検出工程）。
【００９１】
焦点検出用画素Ｐα２とＰβ２、及び、Ｐα３とＰβ３が位置する領域での撮影レンズ５の焦点検出結果を平均した焦点検出結果と、焦点検出用画素Ｐα２とＰβ２、及び、Ｐα３とＰβ３の画素群の出力を加算して求めた焦点検出結果とを求める。そして、上記焦点検出結果が揃うと、ＣＰＵ２０は焦点検出に用いた像のコントラストに基づいて最終的な焦点検出結果を決定する（ステップＳ２０７）。
【００９２】
例えば、焦点検出に用いた像のコントラストが低い場合、あるいは焦点検出に用いた像の絶対出力が低い場合は、次のように決定する。即ち、ＣＰＵ２０は焦点検出用画素Ｐα２とＰβ２の画素群と焦点検出用画素Ｐα３とＰβ３の画素群の出力を加算して求めた焦点検出結果を最終的な焦点検出結果と決定する（ステップＳ２０７）。
【００９３】
撮影レンズ５の焦点検出結果が算出されると（ステップＳ２０７）、ＣＰＵ２０は焦点検出結果に基づいて撮影レンズ５が合焦しているか否かを判定する（ステップＳ２０８）。撮影レンズ５が合焦していないと判定されると（ステップＳ２０８でＮＯ）、ＣＰＵ２０は焦点検出結果に基づいて撮影レンズ駆動機構５１に焦点調節情報を送って、撮影レンズ５を駆動して焦点調節を行う（ステップＳ２０９）。
【００９４】
一方、撮影レンズ５が合焦していると判定されると（ステップＳ２０８でＹＥＳ）、ＣＰＵ２０はシャッタレリーズスイッチの、例えば全押し操作（ＳＷ２ＯＮ）を確認する（ステップＳ２１０）。撮影者が合焦した被写体像を確認しシャッタレリーズスイッチの後段操作（ＳＷ２ＯＮ）を行うと（ステップＳ２１０でＹＥＳ）、ＣＰＵ２０はイメージセンサ制御回路２１に信号を送って、イメージセンサ１０により撮像を行う（ステップＳ２１１）。イメージセンサ１０にて撮像された画像信号はイメージセンサ制御回路２１を介して読み出され、画像処理回路２４に画像処理される。このとき、画素の電極開口が制限されている焦点検出用画素は欠陥画素として取り扱われ、焦点検出用画素の周辺に位置する画素から補間処理を行って画像信号が生成される。
【００９５】
さらに、撮影画像はメモリ回路２２に記録されるとともに、液晶表示素子９に表示される。
【００９６】
上記の通り第２の実施形態によれば、焦点検出用画素群から出力される信号を加算した場合と、加算しない場合とでそれぞれ焦点検出を行い、被写体のコントラストに応じて、いずれかの焦点検出結果を選択する。このように構成することにより、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９７】
なお、上述した第１及び第２の実施形態の実施形態を適宜組み合わせて実施することが可能であることは言うまでもない。
【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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