(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像光学系の射出瞳の一対の領域を通る一対の光束を受光し、前記一対の光束が形成する一対の像に対応した一対のデータを出力する焦点検出画素が配置されたセンサーチップと、
前記一対のデータの位相差を算出するとともに、算出した前記位相差に基づきデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、
前記結像光学系と前記センサーチップとの少なくとも一方を他方に対して相対的に偏位させてアオリ撮影を可能にするアオリ操作部材と、
前記結像光学系の射出瞳に関する瞳情報と前記アオリ操作部材による偏位量とによって前記位相差を前記デフォーカス量に変換する変換係数を求める変換係数手段と、を備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の焦点検出装置において、
前記変換係数手段は、前記結像光学系の射出瞳に関する瞳情報と前記アオリ操作部材による偏位量とに基づき前記偏位量に起因して非対称に制限された前記一対の光束の各々の重心の間隔を求め、前記求めた重心間隔に基づき前記変換係数を求めることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の焦点検出装置において、
前記結像光学系の射出瞳に関する瞳情報と前記アオリ操作部材による偏位量とに基づき、前記偏位量に起因して非対称に制限された前記一対の光束の各々の光量の比をアンバランス量として求めるアンバランス量算出手段と、
前記アンバランス量が所定値以上である場合に前記焦点検出手段による検出を禁止する禁止手段とを備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の焦点検出装置において、
前記変換係数手段は、前記瞳情報及び前記偏位量に加えて前記焦点検出画素の位置情報と前記結像光学系の絞り値とに基づき、前記重心の間隔を求め、
前記アンバランス量算出手段は、前記瞳情報及び前記偏位量に加えて前記焦点検出画素の位置情報と前記結像光学系の絞り値とに基づき、前記アンバランス量を求めることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
前記瞳情報は、前記結像光学系の射出瞳の距離及び射出瞳の大きさであることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
前記アオリ操作部材は、前記センサーチップに対して前記結像光学系を偏位することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
前記アオリ操作部材は、前記結像光学系に対して前記センサーチップを偏位することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、
前記アオリ操作部材による偏位量は、前記結像光学系の光軸と、前記センサーチップの受光面の法線との間の角度量であることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、
前記アオリ操作部材による偏位量は、前記結像光学系の光軸と前記センサーチップの設計中心との位置偏差量であることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、
前記結像光学系に対する前記センサーチップ上の前記焦点検出画素の位置に関する製造誤差量を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記変換係数手段は、前記製造誤差量と前記結像光学系の射出瞳に関する瞳情報とに基づき前記一対の光束の各々の重心の間隔を求め、前記求めた重心間隔に基づき、前記位相差をデフォーカス量に変換する変換係数を求めることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、
前記センサーチップ上には撮像画素と前記焦点検出画素とが混在して２次元的に配置されることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、
前記焦点検出画素は、マイクロレンズと前記マイクロレンズを介して前記一対の光束を受光する光電変換素子とを有し、
該マイクロレンズレンズにより、前記光電変換素子が前記一対の光束を受光する受光領域と前記一対の領域とが共役関係にあることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の焦点検出装置と、
前記デフォーカス量に基づき焦点調節を行う焦点調整手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、瞳分割型位相差検出方式の焦点検出画素を備えた焦点検出装置及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には瞳分割型位相差検出方式の焦点検出画素を撮像画素に混在させた撮像素子を備えた撮像装置が開示されている。この撮像装置においては、焦点検出画素は像を形成する光学系の射出瞳を通る一対の焦点検出光束を受光する。焦点検出画素が受光した一対の焦点検出光束に対応して焦点検出画素が出力する一対の信号間の位相差が算出される。算出された位相差に基づいて、撮像素子上に形成された像に対応する光学系の焦点調節状態（デフォーカス量）を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２６８４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような瞳分割型位相差検出方式の焦点検出画素を用いた焦点検出装置においては、撮影の際のパースペクティブを変化させるために光学系または撮像素子にアオリ（チルト、シフト）を加える場合や、撮像素子の位置調整誤差や製造誤差がある場合がある。そのような場合に、光学系と撮像素子との間の相対的な姿勢状態が基準となる姿勢状態からずれると、上記一対の焦点検出光束のバランスが崩れるために、焦点検出誤差を生ずる等の問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１による焦点検出装置は、結像光学系の射出瞳の一対の領域を通る一対の光束を受光し、前記一対の光束が形成する一対の像に対応した一対のデータを出力する焦点検出画素が配置されたセンサーチップと、前記一対のデータの位相差を算出するとともに、算出した前記位相差に基づきデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、前記結像光学系と前記センサーチップとの少なくとも一方を他方に対して相対的に偏位させてアオリ撮影を可能にするアオリ操作部材と、前記結像光学系の射出瞳に関する瞳情報と前記アオリ操作部材による偏位量とによって前記位相差を前記デフォーカス量に変換する変換係数を求める変換係数手段と、を備えることを特徴とする。
本発明の請求項１３による撮像装置は、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の焦点検出装置と、前記デフォーカス量に基づき焦点調節を行う焦点調整手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の焦点検出装置によれば、上記のような種々の要因により光学系と撮像素子との間の相対的な姿勢状態が基準となる姿勢状態からずれた場合において、適切な焦点検出処理方式を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施の形態のデジタルカメラの構成を示す図である。
【図２】撮像素子に含まれるセンサーチップの基本状態を示す模式図である。
【図３】撮像素子（センサーチップ）がシフトされた場合の配置図である。
【図４】撮像素子（センサーチップ）がチルトされた場合の配置図である。
【図５】交換レンズの撮影画面上における焦点検出位置を示す図である。
【図６】撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。
【図７】撮像画素が受光する撮影光束の様子を説明するための図である。
【図８】焦点検出画素が受光する焦点検出光束の様子を説明するための図である。
【図９】一対の焦点検出光束の状態を示した図である。
【図１０】一対の焦点検出光束の状態を示した図である。
【図１１】射出瞳と一対の焦点検出光束が通る領域とを重ねて、撮像素子側の光軸に垂直な平面から見た図である。
【図１２】射出瞳と一対の焦点検出光束が通る領域とを重ねて、撮像素子側の光軸に垂直な平面から見た図である。
【図１３】射出瞳と一対の焦点検出光束が通る領域とを重ねて、撮像素子側の光軸に垂直な平面から見た図である。
【図１４】一対の焦点検出光束の状態を示した図である。
【図１５】一対の焦点検出光束の状態を示した図である。
【図１６】射出瞳と一対の焦点検出光束が通る領域とを重ねて、撮像素子側の光軸に垂直な平面から見た図である。
【図１７】射出瞳と一対の焦点検出光束が通る領域とを重ねて、撮像素子側の光軸に垂直な平面から見た図である。
【図１８】射出瞳と一対の焦点検出光束が通る領域とを重ねて、撮像素子側の光軸に垂直な平面から見た図である。
【図１９】一実施の形態のデジタルカメラの撮像動作を示すフローチャートである。
【図２０】一対の焦点検出画素データの例を示した図である。
【図２１】一対の焦点検出光束が光学系の射出瞳によって非対称に制限された場合の図である。
【図２２】光学系がシフトされた場合の配置図である。
【図２３】光学系がチルトされた場合の配置図である。
【図２４】撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
一実施の形態の撮像装置として、レンズ交換式のデジタルカメラを例に挙げて説明する。図１は一実施の形態のデジタルカメラの構成を示す横断面図である。本実施の形態のデジタルカメラ２０１は、交換レンズ２０２とカメラボディ２０３とから構成され、交換レンズ２０２がマウント部２０４を介してカメラボディ２０３に装着される。カメラボディ２０３にはマウント部２０４を介して種々の撮影光学系を有する交換レンズ２０２が装着可能である。
【０００９】
交換レンズ２０２は、レンズ２０９、ズーミング用レンズ２０８、フォーカシング用レンズ２１０、絞り２１１、レンズ駆動制御装置２０６などを備えている。レンズ駆動制御装置２０６は、不図示のマイクロコンピューター、メモリ、駆動制御回路などから構成される。レンズ駆動制御装置２０６は、フォーカシング用レンズ２１０の焦点調節と絞り２１１の開口径調節のための駆動制御や、ズーミング用レンズ２０８、フォーカシング用レンズ２１０および絞り２１１の状態検出などを行う。また、後述するボディ駆動制御装置２１４との通信によりレンズ情報の送信とカメラ情報（デフォーカス量や絞り値など）の受信を行う。絞り２１１は、光量およびボケ量調整のために光軸中心に開口径が可変な開口を形成する。
【００１０】
カメラボディ２０３は、撮像素子２１２、ボディ駆動制御装置２１４、液晶表示素子駆動回路２１５、液晶表示素子２１６、接眼レンズ２１７、メモリカード２１９などを備えている。撮像素子２１２には、撮像画素が二次元状（行と列）に配置されるとともに、焦点検出位置（焦点検出エリア）に対応した部分に焦点検出画素が組み込まれている。この撮像素子２１２については詳細を後述する。
【００１１】
ボディ駆動制御装置２１４は、マイクロコンピューター、メモリ、駆動制御回路などから構成される。ボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２の露光制御および撮像素子２１２からの画素信号の読み出しと、焦点検出画素の画素信号に基づく焦点検出演算と、交換レンズ２０２の焦点調節とを繰り返し行うとともに、画像信号の処理および記録、カメラの動作制御などを行う。また、ボディ駆動制御装置２１４は電気接点２１３を介してレンズ駆動制御装置２０６と通信を行い、レンズ情報の受信とカメラ情報の送信を行う。
【００１２】
液晶表示素子２１６は電気的なビューファインダー（ＥＶＦ：Electronic View Finder）として機能する。液晶表示素子駆動回路２１５は撮像素子２１２から読み出された画像データに基づき、スルー画像を液晶表示素子２１６に表示し、撮影者は接眼レンズ２１７を介してスルー画像を観察することができる。メモリカード２１９は、撮像素子２１２により撮像された画像データを記憶する画像ストレージである。
【００１３】
交換レンズ２０２を通過した光束により、撮像素子２１２上に被写体像が形成される。この被写体像は撮像素子２１２により光電変換され、撮像画素および焦点検出画素の画素信号がボディ駆動制御装置２１４へ送られる。
【００１４】
ボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２の焦点検出画素からの画素信号（焦点検出信号）に基づいてデフォーカス量を算出し、このデフォーカス量をレンズ駆動制御装置２０６へ送る。また、ボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２の撮像画素の画素信号（撮像信号）を処理して画像データを生成し、メモリカード２１９に格納するとともに、撮像素子２１２から読み出されたスルー画像信号を液晶表示素子駆動回路２１５へ送り、スルー画像を液晶表示素子２１６に表示させる。さらに、ボディ駆動制御装置２１４は、レンズ駆動制御装置２０６へ絞り制御情報を送って絞り２１１の開口制御を行う。
【００１５】
レンズ駆動制御装置２０６は、フォーカシング状態、ズーミング状態、絞り設定状態、絞り開放Ｆ値などに応じてレンズ情報を更新する。具体的には、ズーミング用レンズ２０８とフォーカシング用レンズ２１０の位置と絞り２１１の絞り値とを検出し、これらのレンズ位置と絞り値とに応じてレンズ情報を演算したり、あるいは予め用意されたルックアップテーブルからレンズ位置と絞り値とに応じたレンズ情報を選択する。
【００１６】
レンズ駆動制御装置２０６は、受信したデフォーカス量に基づいてレンズ駆動量を算出し、レンズ駆動量に応じてフォーカシング用レンズ２１０を合焦位置へ駆動する。また、レンズ駆動制御装置２０６は受信した絞り値に応じて絞り２１１を駆動する。
【００１７】
操作部材２２０は後述する撮像素子２１２の姿勢調整のために、ユーザーにより手動操作される部材である。ボディ駆動制御装置２１４は操作部材２２０により指示される調整量を取得し、その調整量に基づき姿勢調整装置２２１を駆動制御して撮像素子２１２の姿勢調整を行う。姿勢調整とは、撮影光軸９１と垂直な面に対して平行に撮像素子２１２を移動させること、および撮影光軸９１に対して撮像素子２１２がなす角度を変更させることをいう。
【００１８】
カメラボディ２０３内において撮像素子２１２は、互いに連結されたシフト調整用のＸＹステージ２２２とチルト調整用の２軸のゴニオステージ２２３との上に設置されている。姿勢調整装置２２１は、モーターなどの駆動源を有し、上記ステージを駆動する。
【００１９】
図２は撮像素子２１２に含まれるセンサーチップの基本状態、すなわち姿勢調整の標準状態における配置を示す模式図である。
【００２０】
図２においては、図１に示したズーミング用レンズ２０８、レンズ２０９、フォーカシング用レンズ２１０を全体で１つの光学系２０５として示している。光学系２０５の光軸９１に対して撮像素子（センサーチップ）２１２の受光面２３３が垂直である。また撮像素子（センサーチップ）２１２の中心２１８、すなわち受光面２３３の中心は、受光面２３３と光軸９１との交点である。
【００２１】
このように撮像素子（センサーチップ）２１２の基本状態とは、撮像素子（センサーチップ）２１２が設計的に定められた位置に誤差なく正確に配置された状態、すなわち所定の配置にある状態をいう。
【００２２】
図３は姿勢調整装置２２１がＸＹステージ２２２を駆動することによって、撮像素子（センサーチップ）２１２がシフトされた場合の配置図である。図３において、撮像素子（センサーチップ）２１２Ａが、光軸９１に対して垂直な面上において、センサーチップシフト量ΔＸＹだけシフトされ、撮像素子（センサーチップ）２１２Ｂへ移動した場合、撮像素子（センサーチップ）２１２Ａの中心２１８Ａは光軸９１からセンサーチップシフト量ΔＸＹだけ離間した位置の撮像素子（センサーチップ）２１２Ｂの中心２１８Ｂへ移動する。図３において、撮像素子（センサーチップ）２１２Ａが、光軸９１に対して垂直な面上において、センサーチップシフト量−ΔＸＹだけシフトされ、撮像素子（センサーチップ）２１２Ｃへ移動した場合、撮像素子（センサーチップ）２１２Ａの中心２１８Ａは光軸９１からセンサーチップシフト量−ΔＸＹだけ離間した位置の撮像素子（センサーチップ）２１２Ｃの中心２１８Ｃへ移動する。なお、図３において、センサーチップシフト量±ΔＸＹは、撮像素子（センサーチップ）２１２Ａの大きさよりやや大きく描かれている。しかし、図３は説明を分かりやすくするために模式的に表したものであり、たとえば、センサーチップシフト量±ΔＸＹの最大値は撮像素子（センサーチップ）２１２Ａの大きさの１／２程度であることも考えられる。
【００２３】
図４は、姿勢調整装置２２１がゴニオステージ２２３を回転させることによって、撮像素子（センサーチップ）２１２がチルトされた場合の配置図である。図４において、撮像素子（センサーチップ）２１２Ａの中心２１８における受光面２３３の法線２０７Ａは、光軸９１とのなす角度が０度である。光軸９１に対して垂直な面内に含まれ、かつ撮像素子（センサーチップ）２１２の中心２１８を通る直線を回転軸として、撮像素子（センサーチップ）２１２Ａがセンサーチップチルト量Δθだけチルトされた結果、撮像素子（センサーチップ）２１２Ｐの中心２１８における受光面２３３の法線２０７Ｐは、光軸９１に対して角度Δθだけ傾く。光軸９１に対して垂直な面内に含まれ、かつ撮像素子（センサーチップ）２１２の中心２１８を通る直線を回転軸として、撮像素子（センサーチップ）２１２Ａがセンサーチップチルト量−Δθだけチルトされた結果、撮像素子（センサーチップ）２１２Ｑの中心２１８における受光面２３３の法線２０７Ｑは、光軸９１に対して角度−Δθだけ傾く。なお、図４は説明を分かりやすくするために模式的に表したものであり、たとえば、センサーチップチルト量±Δθの最大値は、３０度程度であることも考えられる。
【００２４】
以上のような撮像素子（センサーチップ）２１２の姿勢調整を伴う撮影は所謂アオリ撮影と呼ばれ、画像のパースペクティブ（遠近法）を変更するために用いられる撮影手法である。アオリ撮影は、例えば高層ビルを撮影する際に、その高層ビルの輪郭線のうち、地面に垂直な２本の縦方向の垂直線が平行となった画像を得るため等に用いられる。
【００２５】
図５は、交換レンズ２０２の撮影画面上における焦点検出位置を示す図であり、後述する撮像素子２１２上の焦点検出画素列が焦点検出の際に撮影画面上で像をサンプリングする領域（焦点検出エリア、焦点検出位置）の一例を示す。この例では、矩形の撮影画面１００上の中央（光軸上）および上下左右および対角方向の９箇所に焦点検出エリア１０１〜１０９が配置される。焦点検出エリア１０１〜１０９においては、長方形で示す焦点検出エリアの長手方向、すなわち図５の撮影画面の垂直方向（縦方向）に対応するように、焦点検出画素が直線的に配列される。点４１〜４９は各焦点検出エリアの中心の位置を表す。図５のように、撮影画面の中心点４５を通って点４４から点４６へ向かう水平方向（横方向）を正とするｘ軸、および撮影画面の中心点４５を通って点４８から点４２へ向かう垂直方向（縦方向）を正とするｙ軸（図１の紙面と平行な軸）を定義する。点４１〜４３はｘ軸上からｙ軸方向にｙ１離れており、点４４〜４６はｘ軸上にあり、点４７〜４９はｘ軸上からｙ軸方向に−ｙ１離れている。また点４１、４４，４７はｙ軸上からｘ軸方向に−ｘ１離れており、点４２，４５、４８はｙ軸上にあり、点４３、４６、４９はｙ軸上からｘ軸方向にｘ１離れている。
【００２６】
図６は撮像素子２１２の詳細な構成を示す正面図であり、図５における焦点検出エリア１０１〜１０９に対応する領域の近傍を拡大した画素配列の詳細を示す。
【００２７】
撮像素子２１２が有する半導体基板（センサーチップ）上には、撮像画素と焦点検出画素とが形成され、撮像画素３１０は二次元正方格子状に稠密に配列される。撮像画素３１０は赤画素（Ｒ）、緑画素（Ｇ）、青画素（Ｂ）からなり、ベイヤー配列の配置規則によって配置されている。図６においては撮像画素と同一の画素サイズを有する焦点検出用の焦点検出画素３１３、３１４が交互に、本来緑画素と青画素が連続的に配置されるべき垂直方向の直線上に連続して配列され、焦点検出画素列が形成されている。
【００２８】
撮像画素３１０ならびに焦点検出画素３１３および３１４のマイクロレンズの形状は、元々画素サイズより大きな円形のマイクロレンズから画素サイズに対応した正方形の形状で切り出した形状をしている。
【００２９】
撮像画素３１０は、矩形のマイクロレンズ１０、遮光マスクで受光領域を正方形に制限された光電変換部１１、および色フィルタ（不図示）から構成される。色フィルタは赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３種類からなり、それぞれの色に対応する分光感度特性を有している。撮像素子２１２には、各色フィルタを備えた撮像画素３１０がベイヤー配列されている。
【００３０】
焦点検出画素３１３、３１４には全ての色に対して焦点検出を行うために全ての可視光を透過する白色フィルタが設けられている。その白色フィルタは、緑画素、赤画素および青画素の分光感度特性を加算したような分光感度特性を有し、高い感度を示す光波長領域は緑画素、赤画素および青画素の各々において各色フィルタが高い感度を示す光波長領域を包括している。
【００３１】
焦点検出画素３１３は、図６に示すように矩形のマイクロレンズ１０と遮光マスク（不図示）で受光領域を正方形の上半分（正方形を水平線で２等分した場合の上半分）に制限された光電変換部１３、および白色フィルタ（不図示）とから構成される。
【００３２】
また、焦点検出画素３１４は、図６に示すように矩形のマイクロレンズ１０と遮光マスク（不図示）で受光領域を正方形の下半分（正方形を水平線で２等分した場合の下半分）に制限された光電変換部１４、および白色フィルタ（不図示）とから構成される。
【００３３】
焦点検出画素３１３と焦点検出画素３１４とをマイクロレンズ１０に重ね合わせて表示すると、遮光マスクで受光領域を正方形の半分に制限された光電変換部１３および１４が垂直方向に並んでいる。
【００３４】
また、焦点検出画素３１３および３１４において、上述した正方形の半分に制限された受光領域の部分に正方形を半分にした残りの部分を加えると、撮像画素３１０の受光領域と同じサイズの正方形となる。
【００３５】
図７は、図２のように撮像素子２１２（センサーチップ）が基本状態に配置された場合において、撮像画素３１０が受光する撮影光束の様子を説明するための図であって、垂直方向の直線で撮像画素配列の断面をとっている。
【００３６】
撮像素子上に配列された全ての撮像画素の光電変換部１１は光電変換部１１に近接して配置された遮光マスクの開口を通過した光束を受光する。遮光マスク開口の形状は、各撮像画素のマイクロレンズ１０により、マイクロレンズ１０から測距瞳距離ｄだけ離間した測距瞳面９０上の全撮像画素共通な領域９５に投影される。
【００３７】
従って各撮像画素の光電変換部１１は、領域９５と各撮像画素のマイクロレンズ１０を通過する光束７１を受光し、その光束７１によって各マイクロレンズ１０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００３８】
図８は、図２のように撮像素子２１２（センサーチップ）が基本状態に配置された場合において、たとえば焦点検出エリア１０５に対応する焦点検出画素列の焦点検出画素３１３および３１４が受光する焦点検出光束の様子を、図７と比較して説明するための図であって、垂直方向の直線でその焦点検出画素列の断面をとっている。
【００３９】
撮像素子２１２上に配列された全ての焦点検出画素３１３および３１４の光電変換部１３および１４は、光電変換部１３および１４の各々に近接して配置された遮光マスク開口を通過した光束を受光する。光電変換部１３に近接して配置された遮光マスク開口の形状は、各焦点検出画素３１３のマイクロレンズ１０により、マイクロレンズ１０から測距瞳距離ｄだけ離間した測距瞳面９０上の、焦点検出画素３１３の全てに共通した領域９３に投影される。同じく光電変換部１４に近接して配置された遮光マスク開口の形状は、各焦点検出画素３１４のマイクロレンズ１０により、マイクロレンズ１０から測距瞳距離ｄだけ離間した測距瞳面９０上の、焦点検出画素３１４の全てに共通した領域９４に投影される。一対の領域９３および９４を測距瞳と呼ぶ。
【００４０】
従って各焦点検出画素３１３の光電変換部１３は、測距瞳９３と各焦点検出画素３１３のマイクロレンズ１０を通過する光束７３を受光し、その光束７３によって各マイクロレンズ１０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。また各焦点検出画素３１４の光電変換部１４は、測距瞳９４と各焦点検出画素３１４のマイクロレンズ１０を通過する光束７４を受光し、その光束７４によって各マイクロレンズ１０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００４１】
一対の焦点検出画素３１３および３１４が受光する光束７３および７４が通過する測距瞳面９０上の測距瞳９３および９４を統合した領域は、撮像画素３１０が受光する光束７１が通過する測距瞳面９０上の領域９５と一致し、測距瞳面９０上において光束７３および７４は光束７１に対して相補的な関係になっている。
【００４２】
上述した一対の焦点検出画素３１３および３１４を交互にかつ直線状に多数配置し、各焦点検出画素の光電変換部の出力を測距瞳９３および測距瞳９４に対応した一対の出力グループにまとめることによって、測距瞳９３および測距瞳９４をそれぞれ通過する一対の光束が垂直方向の焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関する情報が得られる。この情報に対して後述する像ズレ検出演算処理（相関演算処理、位相差検出処理）を施すことによって、いわゆる瞳分割型位相差検出方式で一対の像の像ズレ量が検出される。さらに、像ズレ量に、一対の測距瞳の重心間隔と測距瞳距離との比例関係に応じた変換係数を用いた変換演算を行うことによって、焦点検出位置における予定結像面と現在の結像面との偏差、すなわちデフォーカス量が算出される。
【００４３】
図８は１つの焦点検出エリアに属する焦点検出画素が受光する一対の焦点検出光束７３，７４の状態を示している。これに対して、図９および図１０は図２のように撮像素子２１２（センサーチップ）が基本状態に配置された場合において、撮影画面上の異なる位置に配置された９つの焦点検出エリアに属する焦点検出画素が受光する一対の焦点検出光束７３，７４の状態を示している。なお、図９および１０においては、各焦点検出エリアの中央位置４１〜４９およびその近傍の一対の焦点検出画素を代表として示している。
【００４４】
図９は撮影画面１００に対応する面９７のｘ軸に垂直な平面から見た場合の一対の焦点検出光束７３，７４の状態を示しており、図１０は撮影画面１００に対応する面９７のｙ軸に垂直な平面から見た場合の一対の焦点検出光束７３，７４の状態を示している。また図９および図１０において面９７は光軸９１に垂直である。光学系２０５の射出瞳９６が光軸方向において測距瞳距離ｄと同じ位置にある場合の射出瞳９６Ａ、測距瞳距離ｄよりも遠い位置にある場合の射出瞳９６Ｂ、および測距瞳距離ｄよりも近い位置にある場合の射出瞳９６Ｃが、図９および図１０にそれぞれ示されている。
【００４５】
光学系２０５の射出瞳９６Ａ〜９６Ｃは光学系２０５を撮像素子２１２側から見た場合の絞り開口の像であり、光軸９１を中心とした円形の瞳となり、その瞳径は絞り開口径に応じて変化する。
【００４６】
図１１〜図１３は射出瞳９６Ａ〜９６Ｃがそれぞれ位置する面において、射出瞳９６Ａ〜９６Ｃと、一対の焦点検出光束７３および７４が通る領域とを重ねて、撮像素子２１２側の光軸に垂直な平面から見た図である。図１１（ａ）〜（ｉ）は、焦点検出エリア１０１〜１０９のそれぞれの中心に位置する点４１〜４９における射出瞳９６Ａ〜９６Ｃと一対の焦点検出光束７３および７４が通る領域との関係を示している。図１２（ａ）〜（ｉ）および図１３（ａ）〜（ｉ）についても同様である。図１１〜１３に示す互いに直交する一点鎖線は、各射出瞳９６の中心を通る。
【００４７】
図９および図１０において、光学系２０５の射出瞳９６が光軸方向において測距瞳距離ｄと同じ位置にある射出瞳９６Ａである場合には、図１１に示すように全ての焦点検出エリア１０１〜１０９が受光する一対の焦点検出光束７３，７４は射出瞳９６Ａにより対称に制限される。このような状態では一対の焦点検出光束７３，７４のバランスが揃っているので、各焦点検出エリアに属する一対の焦点検出画素３１３および３１４はほぼ同レベルの信号を出力する。
【００４８】
図９および図１０において、光学系２０５の射出瞳９６が光軸方向において測距瞳距離ｄより遠い位置にある射出瞳９６Ｂである場合には、図１２に示すようにｘ軸上に配置された焦点検出エリア１０４〜１０６が受光する一対の焦点検出光束７３，７４は射出瞳９６Ｂにより対称に制限される。しかし、焦点検出エリア１０１〜１０３および１０７〜１０９が受光する一対の焦点検出光束７３，７４は射出瞳９６Ｂにより、面９７から射出瞳９６Ｂまでの距離や、射出瞳９６Ｂの瞳径の大きさ（Ｆ値）や、焦点検出画素３１３および３１４の撮影画面中心に対する位置（ｘ，ｙ）に応じて非対称に制限される。このような状態では一対の焦点検出光束７３，７４のバランスが崩れるので、焦点検出エリア１０１〜１０３および１０７〜１０９に属する一対の焦点検出画素３１３および３１４は相互間にレベル差が生じた信号を出力する。
【００４９】
図９および図１０において、光学系２０５の射出瞳９６が光軸方向において測距瞳距離ｄより近い位置にある射出瞳９６Ｃである場合には、図１３に示すようにｘ軸上に配置された焦点検出エリア１０４〜１０６が受光する一対の焦点検出光束７３，７４は射出瞳９６Ｃにより対称に制限される。しかし、焦点検出エリア１０１〜１０３および１０７〜１０９が受光する一対の焦点検出光束７３，７４は射出瞳９６Ｃにより、面９７から射出瞳９６Ｃまでの距離や、射出瞳９６Ｃの瞳径の大きさ（Ｆ値）や、焦点検出画素の撮影画面中心に対する位置（ｘ，ｙ）に応じて図１２とは反対方向に非対称に制限される。このような状態では一対の焦点検出光束７３，７４のバランスが崩れるので、焦点検出エリア１０１〜１０３および１０７〜１０９に属する一対の焦点検出画素３１３および３１４は相互間にレベル差が生じた信号を出力する。
【００５０】
上記のように撮像素子２１２（センサーチップ）が基本状態に配置されている場合には、測距瞳９３、９４の並び方向（焦点検出光束７３，７４の並び方向）と直交する方向のｘ軸上に配置された焦点検出エリア１０４〜１０６においては、面９７から光学系２０５の射出瞳９６までの距離に関わらず一対の焦点検出光束７３，７４が対称に制限される。一方ｘ軸から離れて配置された焦点検出エリア１０１〜１０３、１０７〜１０９においては、面９７から光学系２０５の射出瞳９６までの距離が測距瞳距離ｄに一致する場合には一対の焦点検出光束７３，７４が対称に制限されるが、面９７から光学系２０５の射出瞳９６までの距離が測距瞳距離ｄと異なる場合には、面９７から光学系２０５の射出瞳９６までの距離や焦点検出エリアの位置に応じて一対の焦点検出光束７３，７４が非対称に制限される。
【００５１】
次に姿勢調整手段２２１により撮像素子２１２（センサーチップ）が基本状態の配置から偏位させられた場合においての一対の焦点検出光束７３，７４の状態を考察する。
【００５２】
図１４および図１５は、図３および図４のように撮像素子２１２（センサーチップ）が基本状態に対してシフトおよびチルトされた場合において、撮影画面上の異なる位置に配置された９つの焦点検出エリア１０１〜１０９に属する焦点検出画素３１３および３１４が受光する一対の焦点検出光束７３，７４の状態を示している。撮像素子２１２（センサーチップ）の受光面２３３は、まず基本状態に光軸に直交する面内でシフト量（Δｘ１，Δｙ１）だけシフトされ、次に受光面の中心周りにチルト（Δθ１、Δθ２）されている。なお、図１４および図１５においては、各焦点検出エリアの中心に位置する点４１〜４９の近傍の焦点検出画素３１３および３１４が受光する一対の焦点検出光束７３および７４の状態を、代表例として示している。
【００５３】
図１４は撮影画面１００に対応する面９７のｘ軸に垂直な平面から見た場合の一対の焦点検出光束７３，７４の状態を示しており、図１５は撮影画面１００に対応する面９７のｙ軸に垂直な平面から見た場合の一対の焦点検出光束７３，７４の状態を示している。また図１４および図１５において面９７は光軸９１に垂直である。光学系２０５の射出瞳９６が光軸方向において測距瞳距離ｄと同じ位置にある場合の射出瞳９６Ａ、測距瞳距離ｄよりも遠い位置にある場合の射出瞳９６Ｂ、および測距瞳距離ｄよりも近い位置にある場合の射出瞳９６Ｃが、図１４および図１５にそれぞれ示されている。
【００５４】
図１６〜図１８は射出瞳９６Ａ〜９６Ｃがそれぞれ位置する面において、射出瞳９６Ａ〜９６Ｃと一対の焦点検出光束７３および７４が通る領域とを重ねて、撮像素子２１２側の光軸に垂直な平面から見た図である。図１６（ａ）〜（ｉ）は、焦点検出エリア１０１〜１０９のそれぞれの中心に位置する点４１〜４９における射出瞳９６Ａ〜９６Ｃと一対の焦点検出光束７３および７４が通る領域との関係を示している。図１７（ａ）〜（ｉ）および図１８（ａ）〜（ｉ）についても同様である。図１６〜１８に示す互いに直交する一点鎖線は、各射出瞳９６の中心を通る。
【００５５】
撮像素子２１２の姿勢が基本状態から偏位していると、図１４および図１５に示すように光学系２０５の射出瞳９６が光軸方向において測距瞳距離ｄと同じ位置にある射出瞳９６Ａである場合においても、図１６に示すように全ての焦点検出エリア１０１〜１０９が受光する一対の焦点検出光束７３，７４は射出瞳９６Ａにより非対称に制限される。このとき、面９７から射出瞳９６Ａまでの距離や、射出瞳９６Ａの瞳径の大きさ（Ｆ値）や、撮像素子２１２の姿勢の基本状態からの偏位量（偏差量）に応じて非対称に制限されることになる。このような状態では一対の焦点検出光束７３，７４のバランスが崩れるので、焦点検出エリア１０１〜１０９に属する一対の焦点検出画素３１３および３１４は相互間にレベル差が生じた信号を出力する。
【００５６】
図１４および図１５に示すように、光学系２０５の射出瞳９６が光軸方向において測距瞳距離ｄより遠い位置にある射出瞳９６Ｂである場合には、図１７に示すように全ての焦点検出エリア１０１〜１０９が受光する一対の焦点検出光束７３，７４は射出瞳９６Ｂにより、面９７から射出瞳９６Ｂまでの距離や、射出瞳９６Ｂの瞳径の大きさ（Ｆ値）や、焦点検出画素の撮影画面中心に対する位置（ｘ，ｙ）や、撮像素子２１２の姿勢の基本状態からの偏位量（偏差量）に応じて非対称に制限される。このような状態では一対の焦点検出光束７３，７４のバランスが崩れるので、焦点検出エリア１０１〜１０９に属する一対の焦点検出画素３１３および３１４は相互間にレベル差が生じた信号を出力する。
【００５７】
図１４および図１５において、光学系２０５の射出瞳９６が光軸方向において測距瞳距離ｄより近い位置にある射出瞳９６Ｃである場合には、図１８に示すように全ての焦点検出エリア１０１〜１０９が受光する一対の焦点検出光束７３，７４は射出瞳９６Ｃにより、面９７から射出瞳９６Ｃまでの距離や、射出瞳９６Ｃの瞳径の大きさ（Ｆ値）や、焦点検出画素の撮影画面中心に対する位置（ｘ，ｙ）や、撮像素子２１２の姿勢の基本状態からの偏位量（偏差量）に応じて非対称に制限される。このような状態では一対の焦点検出光束７３，７４のバランスが崩れるので、焦点検出エリア１０１〜１０９に属する一対の焦点検出画素３１３および３１４は相互間にレベル差が生じた信号を出力する。
【００５８】
上記のように撮像素子２１２（センサーチップ）が基本状態から偏位させられて配置されている場合には、全ての焦点検出エリア１０１〜１０９において、面９７から光学系の射出瞳９６までの距離や、焦点検出エリアの位置に応じて一対の焦点検出光束７３，７４が非対称に制限される。
【００５９】
図１９は、一実施の形態のデジタルカメラ２０１の撮像動作を示すフローチャートである。ボディ駆動制御装置２１４は、ステップＳ１００でデジタルカメラ２０１の電源がオンされると、ステップＳ１１０以降の撮像動作を開始する。ステップＳ１００において撮像素子２１２は、ボディ駆動制御装置２１４により、一定周期で撮像動作を繰り返す動作モードに設定される。この動作モードにおいて、撮像素子２１２は、例えば１秒間に６０フレームを出力する。
【００６０】
ステップＳ１１０において、ボディ駆動制御装置２１４は、ユーザーによる操作部材２２０の操作によって撮像素子２１２の姿勢の調整量を取得し、取得した調整量に基づき、姿勢調整装置２２１を制御して撮像素子２１２の姿勢を調整する。
【００６１】
ステップＳ１２０において１フレーム分の全画素データを読み出す。続くステップＳ１３０では、撮像画素のデータから間引きしたデータを液晶表示素子２１６にライブビュー表示させる。
【００６２】
ステップＳ１４０では、不図示の選択入力装置により選択された焦点検出エリアに属する焦点検出画素が受光する一対の焦点検出光束のアンバランス量を決定する。例えば図２に示す焦点検出エリア１０３が選択された場合には、焦点検出エリア１０３の中心に位置する点４３の撮像画面中心に対する座標（ｘ１，ｙ１）と、ボディ駆動制御装置２１４がレンズ駆動制御装置２０６との通信により得たレンズデータと、撮像素子の姿勢情報とに基づき、一対の焦点検出光束７３，７４が光学系２０５の射出瞳９６を通過する光量を決定する。レンズデータは、射出瞳の距離や、射出瞳の大きさ又はＦ値である。撮像素子の姿勢情報は、図１４および図１５に示した撮像素子２１２のシフト量（Δｘ１，Δｙ１）およびチルト量（Δθ１，Δθ２）である。焦点検出エリア１０３に対応する一対の焦点検出画素３１３および３１４が受光する一対の焦点検出光束７３，７４は、図１６（ｃ）、図１７（ｃ）および図１８（ｃ）に示すような、光学系の射出瞳により制限されている状態である。図１６（ｃ）、図１７（ｃ）および図１８（ｃ）において、一対の焦点検出光束７３，７４が光学系２０５の射出瞳９６を通過する一対の領域は、白抜きで表される非対称な一対の領域７３０および７４０として表される。このような状態において、一対の焦点検出光束７３，７４が光学系２０５の射出瞳９６を通過する光量相互間のアンバランス量は、図１６（ｃ）、図１７（ｃ）および図１８（ｃ）に示す領域７３０の面積ＳＡと領域７３０の面積ＳＢとの比ＭＡＸ（ＳＡ，ＳＢ）／ＭＩＮ（ＳＡ，ＳＢ）で表される。アンバランス量は、焦点検出エリアの位置や、射出瞳距離および大きさや、姿勢情報といったパラメータに応じて幾何学的に計算して求めても良いし、予め上記パラメータを変数として測定した結果をテーブル化しておき、該テーブルに基づいて決定しても良い。アンバランス量＝１の場合は領域７３０の面積と領域７４０の面積とが等しくなった状態であり、一対の焦点検出光束７３，７４は射出瞳９６により対称に制限されていることになる。一対の焦点検出光束７３，７４の射出瞳９６による制限の非対称性が大きくになるにつれ、アンバランス量は１より大きくなっていく。
【００６３】
ステップＳ１５０では、アンバランス量が所定閾値（例えば４）以上であるか調べ、所定閾値以上の場合はステップＳ１６０で不図示の表示装置（ＬＥＤなど）により焦点検出不能の表示を行ってステップＳ２１０に進む。図２０はアンバランス量が大きい場合に、一対の焦点検出画素列が出力する信号波形（焦点検出画素データ）の例を示した図である。図２０において、一方の焦点検出画素列が出力する焦点検出画素データ１１１ともう一方の焦点検出画素列が出力する焦点検出画素データ１１２との間には、アンバランス量に応じたレベル差が生じる。後述する焦点検出演算においては、このようなレベル差が生じた一対の焦点検出画素データ間の相対的なズレ量Ｚを算出しなければならない。しかし、そのレベル差が所定値以上、すなわちアンバランス量が所定閾値以上になると一対の焦点検出画素データ間の相対的なズレ量Ｚを正確に算出することが困難になり、焦点検出演算に大きな誤差が生じてしまう。そのためアンバランス量が所定閾値以上の場合には、正確な焦点検出が期待できないとして、ステップＳ１７０〜Ｓ２００の焦点検出演算処理および焦点調節処理を禁止してそれらのステップをスキップしているのである。
【００６４】
一方ステップＳ１５０でアンバランス量が所定閾値未満となった場合は、正確な焦点検出が期待できるとして、ステップＳ１７０〜Ｓ２００の焦点検出演算処理および焦点調節処理に進む。すなわち、ステップＳ１５０では、ステップＳ１４０にて撮像素子の姿勢情報に基づき得られるアンバランス量に応じて、処理をステップＳ１７０〜Ｓ２００の焦点検出演算処理および焦点調節処理へ進めるか否かが決定される。
【００６５】
ステップＳ１７０では、選択された焦点検出エリアにおいて用いられる変換係数Ｋｄを求める。変換係数Ｋｄは、一対の焦点検出光束７３，７４により形成される一対の像の相対的な位相ズレ量を、デフォーカス量、すなわち合焦像面と撮像面との間の光軸方向の偏位量に変換するための定数であって、一対の焦点検出光束の開き角に依存する。
【００６６】
図２１を用いて具体的な変換係数Ｋｄの求め方について説明する。図２１は一対の焦点検出光束７３，７４が光学系２０５の射出瞳９６によって非対称に制限された場合の図である。図２１に示す互いに直交する一点鎖線ａ軸およびｂ軸は、各射出瞳９６の中心を通る。射出瞳９６によって制限された焦点検出光束７３の領域７３０の重心１１３と、射出瞳９６によって制限された焦点検出光束７４の領域７４０の重心１１４との間のｂ軸方向の間隔をＧｂとすると、変換係数Ｋｄは射出瞳距離でＧｂを除した値となる。ここで射出瞳距離とは図９に示す面９７から射出瞳９６までの距離のことである。上記重心１１３、１１４の位置は上記パラメータ、すなわち焦点検出エリアの位置や、射出瞳距離および大きさや、姿勢情報に応じて幾何学的に計算して求めても良いし、予め上記パラメータを変数として測定した結果をテーブル化しておき、該テーブルに基づいて決定しても良い。すなわち、ステップＳ１７０では、撮像素子の姿勢情報に応じて変換係数Ｋｄが決定される。
【００６７】
ステップＳ１８０においては選択された焦点検出エリアに属する焦点検出画素のデータに基づき焦点検出演算を行って像ズレ量を算出し、該像ズレ量にステップＳ１７０で撮像素子の姿勢情報に応じて決定された変換係数Ｋｄを乗じて、選択された焦点検出エリアのデフォーカス量を算出する。ステップＳ１８０の詳細については後述する。
【００６８】
ステップＳ１９０では合焦近傍か否か、すなわち算出されたデフォーカス量の絶対値が所定値以内であるか否かを調べる。合焦近傍でないと判定された場合はステップＳ２００へ進み、デフォーカス量をレンズ駆動制御装置２０６へ送信し、交換レンズ２０２のフォーカシングレンズ２１０を合焦位置に駆動させる。その後、ステップＳ２１０へ進む。
【００６９】
ステップＳ１９０で合焦近傍であると判定された場合はステップＳ２１０へ進む。ステップＳ２１０では、シャッターボタン（不図示）の操作によりシャッターレリーズがなされたか否かを判別する。シャッターレリーズがなされていないと判定された場合はステップＳ１１０へ戻り、上述した動作を繰り返す。一方、シャッターレリーズがなされたと判定された場合はステップＳ２２０へ進み、レンズ駆動制御装置２０６へ絞り調整命令を送信し、交換レンズ２０２の絞り値を制御Ｆ値（撮影者により、または自動で設定されたＦ値）にする。絞り制御が終了した時点で、撮像素子２１２に被写体輝度に応じた露光時間による撮像動作を行わせ、撮像素子２１２の撮像画素３１０および全ての焦点検出画素３１３，３１４から画像データを読み出す。
【００７０】
ステップＳ２３０において、焦点検出画素列１０１〜１０９の各画素位置における仮想的な撮像画素のデータ（撮像信号）を、焦点検出画素の周囲の撮像画素のデータ（撮像信号）と焦点検出画素のデータ（焦点検出信号）とに基づいて画素補間する。例えば特開２００９−０９４８８１号公報に開示された画素補間処理を行う。続くステップＳ２４０では、撮像画素のデータおよび補間された撮像画素のデータからなる画像データをメモリカード２１９に記憶し、ステップＳ１１０へ戻って上述した動作を繰り返す。
【００７１】
次に図１９のステップＳ１８０で用いられる一般的な像ズレ検出演算処理（相関演算処理）の詳細について説明する。
【００７２】
焦点検出画素が検出する一対の像は、一対の焦点検出光束７３，７４が射出瞳により非対称に制限されて受光量のバランスが崩れている可能性があるので、光量バランス崩れに対して像ズレ検出精度を維持できるタイプの相関演算を施す。
【００７３】
焦点検出画素列から読み出された一対のデータ列（Ａ１１〜Ａ１Ｍ、Ａ２１〜Ａ２Ｍ：Ｍはデータ数）について、特開２００７−３３３７２０号公報に開示された相関演算式（１）を用いて相関量Ｃ（ｋ）を演算する。
Ｃ（ｋ）＝Σ｜Ａ１ｎ×Ａ２ｎ＋１＋ｋ−Ａ２ｎ＋ｋ×Ａ１ｎ＋１｜  ・・・（１）
【００７４】
Σ演算はｎについて累積される。ｎのとる範囲は、像ずらし量ｋに応じてＡ１ｎ、Ａ１ｎ＋１、Ａ２ｎ＋ｋ、Ａ２ｎ＋１＋ｋのデータが存在する範囲に限定される。像ずらし量ｋは整数で  あり、データ列のデータ間隔を単位とした相対的シフト量である。
【００７５】
特開２００９−１４１７９１号公報に開示された算出方法によると、相関量Ｃ（ｋ）の極小値Ｃ（ｋｓ）を与える像ずらし量ｋｓの信頼性があると判定された場合は、式（２）により、像ズレ量ｓｈｆｔを算出することができる。式（２）において、ＰＹは焦点検出画素の画素ピッチの２倍（検出ピッチ）である。
ｓｈｆｔ＝ＰＹ×ｋｓ  ・・・（２）
【００７６】
式（２）で算出された像ズレ量に図１９のステップＳ１７０で求めた変換係数Ｋｄを乗じてデフォーカス量ｄｅｆへ変換する。
ｄｅｆ＝Ｋｄ×ｓｈｆｔ  ・・・（３）
【００７７】
以上のように本発明においては、一対の焦点検出光束を受光する瞳分割型位相差検出方式の焦点検出画素を備えた撮像素子（センサーチップ）の姿勢情報（シフト量、チルト量）に応じて、瞳分割型位相差検出方式の焦点検出画素を用いた焦点検出の可否を判定したり、像ズレ量をデフォーカス量に変換する際の変換係数の値を変更する。したがって、撮像素子（センサーチップ）の姿勢状態に関わらず、確実に焦点検出を行うことができる。
【００７８】
−−−変形例−−−
（１）上記実施形態においては、撮像素子（センサーチップ）の姿勢情報（シフト量、チルト量）に応じて、瞳分割型位相差検出方式の焦点検出画素を用いた焦点検出の可否を判定したり、像ズレ量をデフォーカス量に変換する際の変換係数の値を変更した。しかし、アオリ撮影は光学系と撮像素子との間の相対的な姿勢を変化させることにより達成できるので、撮像素子の姿勢を固定した状態で光学系の姿勢を基本状態から偏位させることによりアオリ撮影を行うデジタルカメラにも本発明を適用することができる。光学系の姿勢の基本状態とは、光学系が設計的に定められた位置に誤差なく正確に配置された状態、すなわち所定の配置にある状態をいう。
【００７９】
例えば交換レンズ２０２に光学系の姿勢調整を行う姿勢調整装置を組込み、カメラボディ２０３のボディ駆動制御装置２１４から姿勢調整のための制御量（シフト量、チルト量）をレンズ駆動制御装置２０６に伝達する。こうすることにより、レンズ駆動制御装置２０６がレンズ側の姿勢調整装置を制御して光学系の姿勢調整を行うとともに、カメラボディ側では姿勢調整量の制御量（姿勢情報）、すなわち基本状態からの偏差量に応じて、瞳分割型位相差検出方式の焦点検出画素を用いた焦点検出の可否を判定したり、像ズレ量をデフォーカス量に変換する際の変換係数の値を変更することができる。
【００８０】
図２２はレンズ側に組み込まれた姿勢調整装置により光学系２０５が基本状態の光軸９１から光学系シフト量±ΔＸＹだけシフトされた場合の配置図である。光学系２０５が、基本状態における光学系２０５Ａである場合、光軸９１は、撮像素子（センサーチップ）２１２の中心２１８、すなわち撮像素子（センサーチップ）２１２の受光面２３３の中心２１８における受光面２３３の法線２０７と一致する光軸９１Ａである。光学系２０５が、基本状態における光学系２０５Ａから光学系シフト量ΔＸＹだけシフトされた結果、光学系２０５Ｂへ移動した場合、光軸９１は、光軸９１Ａから光学系シフト量ΔＸＹだけ離間した光軸９１Ｂへ移動する。光学系２０５が、基本状態における光学系２０５Ａから光学系シフト量−ΔＸＹだけシフトされた結果、光学系２０５Ｃへ移動した場合、光軸９１は、光軸９１Ａから光学系シフト量−ΔＸＹだけ離間した光軸９１Ｃへ移動する。なお、図２２は説明を分かりやすくするために模式的に表したものであり、光学系シフト量±ΔＸＹの大きさは図２２に示した大きさに限られない。
【００８１】
図２３はレンズ側に組み込まれた姿勢調整装置により光学系２０５が撮像素子２１２の中心２１８の周りに光学系チルト量±Δθだけチルトされた場合の配置図である。図２３において、光軸９１Ａは、撮像素子（センサーチップ）２１２の中心２１８における受光面２３３の法線２０７とのなす角度が０度である。光学系２０５Ａが、法線２０７に対して垂直な面内に含まれる撮像素子（センサーチップ）２１２の中心２１８を通る直線を回転軸として、光学系チルト量Δθだけチルトされた結果、光学系２０５は光学系２０５Ｐへ移動し、その光軸９１Ｐと法線２０７とは角度Δθをなす。光学系２０５Ａが、法線２０７に対して垂直な面内に含まれる撮像素子（センサーチップ）２１２の中心２１８を通る直線を回転軸として、光学系チルト量−Δθだけチルトされた結果、光学系２０５は光学系２０５Ｑへ移動し、その光軸９１Ｑと法線２０７とは角度−Δθをなす。なお、図２３は説明を分かりやすくするために模式的に表したものであり、光学系チルト量±Δθの大きさは図２３に示した大きさに限られない。
【００８２】
上記光学系の姿勢調整はレンズ側に備えられた操作部材（不図示）により手動操作により行われる構成であってもよい。このような場合には操作部材によって行われた光学系の姿勢調整量（シフト量、チルト量）をレンズ駆動制御装置２０６からボディ駆動制御装置２１４に伝達することにより、カメラボディ側では姿勢調整量（姿勢情報）に応じて、瞳分割型位相差検出方式の焦点検出画素を用いた焦点検出の可否を判定したり、像ズレ量をデフォーカス量に変換する際の変換係数の値を変更することができる。
【００８３】
（２）上記実施形態においては、意図的に光学系と撮像素子との間の相対的な姿勢を変化させているが、本発明はこれに限定されることはない。
【００８４】
例えばデジタルカメラ２０１製造・修理のため、あるいは撮像素子２１２交換のため、撮像素子（センサーチップ）をカメラボディに組み込む際に、組込み誤差により撮像素子（センサーチップ）が正規の位置から偏位して組み込まれた場合に本発明を適用することができる。上記組込み時の姿勢情報（姿勢誤差）を測定してカメラボディ内の記憶装置（不図示）に記憶しておく。ボディ駆動制御装置２１４は、記憶した姿勢情報（シフト量、チルト量）に応じて、瞳分割型位相差検出方式の焦点検出画素を用いた焦点検出の可否を判定したり、像ズレ量をデフォーカス量に変換する際の変換係数の値を決定することができる。
【００８５】
このような構成にしておけば、撮像素子をボディに組み込む際の組込み位置精度を緩めることができる。
【００８６】
（３）例えば撮像素子の製造誤差によって生じる一対の焦点検出光束の方向のズレに対しても本発明を適用することができる。焦点検出画素３１３、３１４を構成する互いに平行なマイクロレンズと遮光マスクとの位置関係が、製造誤差または経年劣化のために、設計した位置関係から平行移動によって相対的にずれる場合がある。このような場合には、一対の焦点検出光束の方向は、図８に示す正規の方向から角度的にずれる、すなわち角度誤差を生じることとなるので、光学系に対する撮像素子上の焦点検出画素の位置が正規の位置から偏位する。上記角度誤差を測定し、姿勢情報（チルト量）としてカメラボディ内の記憶装置（不図示）に記憶しておく。ボディ駆動制御装置２１４は、記憶した姿勢情報（チルト量）に応じて、瞳分割型位相差検出方式の焦点検出画素を用いた焦点検出の可否を判定したり、像ズレ量をデフォーカス量に変換する際の変換係数の値を決定することができる。
【００８７】
（４）図６に示す撮像素子２１２の部分拡大図では、各画素に１つの光電変換部を有する一対の焦点検出画素３１３，３１４を備える例を示したが、ひとつの焦点検出画素内に一対の光電変換部を備えるようにしてもよい。図２４は図６に示す撮像素子２１２に代わる撮像素子２１２の部分拡大図であり、焦点検出画素３１１は一対の光電変換部１３および１４を備える。
【００８８】
図２４に示す焦点検出画素３１１は、図６に示す焦点検出画素３１３および３１４のペアに相当した機能を果たす。焦点検出画素３１１は、マイクロレンズ１０と一対の光電変換部１３，１４から構成される。焦点検出画素３１１には白色フィルタが配置されており、その分光感度特性は光電変換を行うフォトダイオードの分光感度特性と、赤外カットフィルタ（不図示）の分光感度特性とを総合した分光感度特性となる。その白色フィルタは、緑画素、赤画素および青画素の分光感度特性を加算したような分光感度特性を有し、高い感度を示す光波長領域は緑画素、赤画素および青画素の各々において各色フィルタが高い感度を示す光波長領域を包括している。
【００８９】
（５）上述した実施形態における撮像素子では焦点検出画素が白色フィルタを備えた例を示したが、撮像画素と同じ色フィルタ（例えば緑フィルタ）を備えるようにした場合にも本発明を適用することができる。
【００９０】
（６）全ての画素を焦点検出画素３１１として構成するとともに、各焦点検出画素はベイヤー配列の色フィルタを備えるようにしてもよい。このようにすれば、撮影画面上の全ての位置で焦点検出が可能になるとともに、焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の出力を加算することにより、撮像画素の出力に相当する出力を容易に算出することができる。
【００９１】
（７）上述した実施形態においては、撮像素子としてＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサを用いることもできる。
【００９２】
（８）上述した実施形態における撮像素子では撮像画素がベイヤー配列の色フィルタを備えた例を示したが、色フィルタの構成や配列はこれに限定されることはない。例えば、補色フィルタ（緑：Ｇ、イエロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ，シアン：Ｃｙ）の配列やベイヤー配列以外の配列にも本発明を適用することができる。また色フィルタを備えないモノクロの撮像素子にも本発明を適用することができる。
【００９３】
（９）撮像装置としては、上述したような、カメラボディに交換レンズが装着される構成のデジタルカメラに限定されない。例えば、レンズ一体型のデジタルカメラあるいはビデオカメラにも本発明を適用することができる。さらには、携帯電話などに内蔵される小型カメラモジュール、監視カメラやロボット用の視覚認識装置、車載カメラなどにも適用できる。
【符号の説明】
【００９４】
１０  マイクロレンズ、１１、１３、１４  光電変換部、
４１〜４９  点、７１  光束、７３、７４  焦点検出光束、
９０  測距瞳面、  ９１  光軸、  ９３、９４  測距瞳、  
９５  領域、９６  射出瞳、９７  面、
１００  撮影画面、１０１〜１０９  焦点検出エリア、
１１１、１１２  焦点検出画素データ、１１３、１１４  重心、
２０１  デジタルカメラ、２０２  交換レンズ、２０３  カメラボディ、
２０４  マウント部、２０５  光学系、２０６  レンズ駆動制御装置、２０７  法線、
２０８  ズーミング用レンズ、２０９  レンズ、２１０  フォーカシング用レンズ、
２１１  絞り、２１２  撮像素子、２１３  電気接点、
２１４  ボディ駆動制御装置、
２１５  液晶表示素子駆動回路、２１６  液晶表示素子、２１７  接眼レンズ、
２１８  中心、２１９  メモリカード、２２０  操作部材、
２２１  姿勢調整装置、２２２  ＸＹステージ、２２３  ゴニオステージ、
２３３  受光面、
３１０  撮像画素、３１１、３１３、３１４  焦点検出画素、
７３０、７４０  一対の領域
【図１】
0005614227.tif 000002
【図２】
0005614227.tif 000003
【図３】
0005614227.tif 000004
【図４】
0005614227.tif 000005
【図５】
0005614227.tif 000006
【図６】
0005614227.tif 000007
【図７】
0005614227.tif 000008
【図８】
0005614227.tif 000009
【図９】
0005614227.tif 000010
【図１０】
0005614227.tif 000011
【図１１】
0005614227.tif 000012
【図１２】
0005614227.tif 000013
【図１３】
0005614227.tif 000014
【図１４】
0005614227.tif 000015
【図１５】
0005614227.tif 000016
【図１６】
0005614227.tif 000017
【図１７】
0005614227.tif 000018
【図１８】
0005614227.tif 000019
【図１９】
0005614227.tif 000020
【図２０】
0005614227.tif 000021
【図２１】
0005614227.tif 000022
【図２２】
0005614227.tif 000023
【図２３】
0005614227.tif 000024
【図２４】
0005614227.tif 000025