(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系の絞り開口を通過す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する一対の焦点検出信号データ列を出力する受光手段と、
前記絞り開口の絞り値が第１の絞り値のときの前記一対の焦点検出信号データ列を相対的に偏位させながら、前記一対の焦点検出信号データ列の相関量を演算し、前記相関量の極小値が３個以上ある場合に、前記３個以上の極小値から前記一対の像に関する３個以上の像ズレ量を算出する相関演算手段と、
前記３個以上の像ズレ量の各々に前記第１の絞り値に応じた第１の変換係数を乗算して、３個以上の第１デフォーカス量を算出するデフォーカス量算出手段と、
前記３個以上の第１デフォーカス量の各々の間の３個以上の第１差分を算出する第１差分算出手段と、
前記３個以上の像ズレ量の各々の間の３個以上の像ズレ量差分を算出し、前記３個以上の像ズレ量差分の各々に第２の絞り値に応じた第２の変換係数を乗算して３個以上の第２差分を算出する第２差分算出手段と、
前記３個以上の第２差分の各々が前記３個以上の第１差分の各々と相異なるとき、前記絞り開口の絞り値を前記第１の絞り値から前記第２の絞り値に変更する変更手段と、
前記相関演算手段に、前記第２の絞り値に変更後の前記一対の焦点検出信号データ列について相関演算させて３個以上の像ズレ量を算出させるとともに、前記デフォーカス量算出手段に、当該３個以上の像ズレ量の各々に前記第２の変換係数を乗算して３個以上の第２デフォーカス量を算出させる制御を行う制御手段と、
前記３個以上の第１デフォーカス量のうち、前記３個以上の第２デフォーカス量のいずれかと略一致するデフォーカス量を、前記光学系の焦点調節状態における真正のデフォーカス量として決定する決定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、
デフォーカス量に基づき、前記光学系を移動して焦点調節を行う駆動制御手段を更に備え、
前記相関演算手段は、前記像ズレ量を繰り返し算出し、
前記決定手段は、前記３個以上の第１デフォーカス量のうち、前回の真正デフォーカス量から当該前回真正デフォーカス量に基づき前記駆動制御手段によって移動された前記光学系の移動量に対応するデフォーカス量を減算して算出したデフォーカス量に最も近い第１デフォーカス量を真正のデフォーカス量として決定することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の焦点検出装置において、
前記決定手段は、前記第１デフォーカス量のうち、前記第２デフォーカス量の各々から前記第２の絞り値に応じた前記光学系の球面収差に基づく補正量を減じて得られる３個以上の補正デフォーカス量のいずれかと略一致するデフォーカス量を、前記真正のデフォーカス量として決定することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、
前記第１の絞り値は前記絞り開口の開放Ｆ値であ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１項に記載の焦点検出装置において、
前記受光手段は、前記一対の光束のうちの一方を受光する第１の焦点検出画素列と、前記一対の光束のうちの他方を受光する第２の焦点検出画素列とを有し、
前記第１の焦点検出画素列を形成する複数の第１の焦点検出画素の各々と、前記第２の焦点検出画素列を形成する複数の第２の焦点検出画素の各々とは交互に配列され、
前記複数の第１の焦点検出画素および前記複数の第２の焦点検出画素の各々は、マイクロレンズと光電変換部とを含むことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、
前記受光手段は複数の焦点検出画素を含み、
前記複数の焦点検出画素の各々は、マイクロレンズと、前記一対の光束のうちの一方を受光する第１の光電変換部と、前記一対の光束のうちの他方を受光する第２の光電変換部とを有することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項７】
撮影光学系と、
前記撮影光学系の絞り開口を通過する撮影用の光束を受光し、前記撮影用の光束が形成する被写体像に応じた撮像信号データを出力する複数の撮像画素と、前記絞り開口を通過する一対の焦点検出用の光束を受光し、前記一対の光束が形成する一対の像に対応する一対の焦点検出信号データ列を出力する複数の焦点検出画素とが２次元的に混在して配列された撮像素子と、
前記絞り開口の絞り値が第１の絞り値のときの前記一対の焦点検出信号データ列を相対的に偏位させながら、前記一対の焦点検出信号データ列の相関量を演算し、前記相関量の極小値が３個以上ある場合に、前記３個以上の極小値から前記一対の像に関する３個以上の像ズレ量を算出する相関演算手段と、
前記３個以上の像ズレ量の各々に前記第１の絞り値に応じた第１の変換係数を乗算して、３個以上の第１デフォーカス量を算出するデフォーカス量算出手段と、
前記３個以上の第１デフォーカス量の各々の間の３個以上の第１差分を算出する第１差分算出手段と、
前記３個以上の像ズレ量の各々の間の３個以上の像ズレ量差分を算出し、前記３個以上の像ズレ量差分の各々に第２の絞り値に応じた第２の変換係数を乗算して３個以上の第２差分を算出する第２差分算出手段と、
前記３個以上の第２差分の各々が前記３個以上の第１差分の各々と相異なるとき、前記絞り開口の絞り値を前記第１の絞り値から前記第２の絞り値に変更する変更手段と、
前記相関演算手段に、前記第２の絞り値に変更後の前記一対の焦点検出信号データ列について相関演算させて３個以上の像ズレ量を算出させるとともに、前記デフォーカス量算出手段に、当該３個以上の像ズレ量の各々に前記第２の変換係数を乗算して３個以上の第２デフォーカス量を算出させる制御を行う制御手段と、
前記３個以上の第１デフォーカス量のうち、前記３個以上の第２デフォーカス量のいずれかと略一致するデフォーカス量を、前記光学系の焦点調節状態における真正のデフォーカス量として決定する決定手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１に記載の焦点検出装置において、
前記変更手段は、前記３個以上の第２差分の各々が前記３個以上の第１差分の各々と相異なるか否かを判定し、相異ならない時に前記第２差分算出手段に前記３個以上の像ズレ量の各々の間の３個以上の像ズレ量差分の各々に前記第２の絞り値とは異なる第３の絞り値に応じた第３の変換係数を乗算させて３個以上の第２差分を算出させることを特徴とする焦点検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出装置および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
焦点検出において、光学系の異なる絞り開口径において得られた複数のデフォーカス量の中から所定差以内の複数のデフォーカス量を抽出し、これらのデフォーカス量に基づいて焦点調節状態における最終的なデフォーカス量を決定する焦点検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この焦点検出装置は、例えば一対の焦点検出用光束のいずれか一方に撮影光学系によるケラレが発生してイメージセンサーから出力される一対の信号データ列に相対的な歪みが発生しても、偽合焦を防止して両信号データ列の相関関係を正確に検出し、正確な焦点検出を可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５２００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の焦点検出装置では、相関度が所定値以上となるずらし量が２つ存在する場合の偽合焦防止技術について開示されているが、３つ以上存在した場合については開示されていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明による焦点検出装置は、光学系の絞り開口を通過す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する一対の焦点検出信号データ列を出力する受光手段と、前記絞り開口の絞り値が第１の絞り値のときの前記一対の焦点検出信号データ列を相対的に偏位させながら、前記一対の焦点検出信号データ列の相関量を演算し、前記相関量の極小値が３個以上ある場合に、前記３個以上の極小値から前記一対の像に関する３個以上の像ズレ量を算出する相関演算手段と、前記３個以上の像ズレ量の各々に前記第１の絞り値に応じた第１の変換係数を乗算して、３個以上の第１デフォーカス量を算出するデフォーカス量算出手段と、前記３個以上の第１デフォーカス量の各々の間の３個以上の第１差分を算出する第１差分算出手段と、前記３個以上の像ズレ量の各々の間の３個以上の像ズレ量差分を算出し、前記３個以上の像ズレ量差分の各々に第２の絞り値に応じた第２の変換係数を乗算して３個以上の第２差分を算出する第２差分算出手段と、前記３個以上の第２差分の各々が前記３個以上の第１差分の各々と相異なるとき、前記絞り開口の絞り値を前記第１の絞り値から前記第２の絞り値に変更する変更手段と、前記相関演算手段に、前記第２の絞り値に変更後の前記一対の焦点検出信号データ列について相関演算させて３個以上の像ズレ量を算出させるとともに、前記デフォーカス量算出手段に、当該３個以上の像ズレ量の各々に前記第２の変換係数を乗算して３個以上の第２デフォーカス量を算出させる制御を行う制御手段と、前記３個以上の第１デフォーカス量のうち、前記３個以上の第２デフォーカス量のいずれかと略一致するデフォーカス量を、前記光学系の焦点調節状態における真正のデフォーカス量として決定する決定手段とを備えることを特徴とする。
請求項７の発明による撮像装置は、撮影光学系と、前記撮影光学系の絞り開口を通過する撮影用の光束を受光し、前記撮影用の光束が形成する被写体像に応じた撮像信号データを出力する複数の撮像画素と、前記絞り開口を通過する一対の焦点検出用の光束を受光し、前記一対の光束が形成する一対の像に対応する一対の焦点検出信号データ列を出力する複数の焦点検出画素とが２次元的に混在して配列された撮像素子と、前記絞り開口の絞り値が第１の絞り値のときの前記一対の焦点検出信号データ列を相対的に偏位させながら、前記一対の焦点検出信号データ列の相関量を演算し、前記相関量の極小値が３個以上ある場合に、前記３個以上の極小値から前記一対の像に関する３個以上の像ズレ量を算出する相関演算手段と、前記３個以上の像ズレ量の各々に前記第１の絞り値に応じた第１の変換係数を乗算して、３個以上の第１デフォーカス量を算出するデフォーカス量算出手段と、前記３個以上の第１デフォーカス量の各々の間の３個以上の第１差分を算出する第１差分算出手段と、前記３個以上の像ズレ量の各々の間の３個以上の像ズレ量差分を算出し、前記３個以上の像ズレ量差分の各々に第２の絞り値に応じた第２の変換係数を乗算して３個以上の第２差分を算出する第２差分算出手段と、前記３個以上の第２差分の各々が前記３個以上の第１差分の各々と相異なるとき、前記絞り開口の絞り値を前記第１の絞り値から前記第２の絞り値に変更する変更手段と、前記相関演算手段に、前記第２の絞り値に変更後の前記一対の焦点検出信号データ列について相関演算させて３個以上の像ズレ量を算出させるとともに、前記デフォーカス量算出手段に、当該３個以上の像ズレ量の各々に前記第２の変換係数を乗算して３個以上の第２デフォーカス量を算出させる制御を行う制御手段と、前記３個以上の第１デフォーカス量のうち、前記３個以上の第２デフォーカス量のいずれかと略一致するデフォーカス量を、前記光学系の焦点調節状態における真正のデフォーカス量として決定する決定手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、瞳分割型位相差検出方式において、イメージセンサーから出力される一対の信号データ列の相関度が所定値以上となるずらし量が３つ以上存在した場合、偽合焦を排除して正確なデフォーカス量を検出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施の形態のデジタルスチルカメラの構成を示す横断面図である。
【図２】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３】瞳分割型位相差検出方式の原理について説明する図である。
【図４】撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。
【図５】撮像画素と焦点検出画素のマイクロレンズの形状を示す図である。
【図６】撮像画素の正面図である。
【図７】焦点検出画素の正面図である。
【図８】緑画素、赤画素および青画素の分光感度特性を示す図である。
【図９】焦点検出画素の分光感度特性を示す図である。
【図１０】撮像画素の断面図である。
【図１１】焦点検出画素の断面図である。
【図１２】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１３】焦点検出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１４】デジタルスチルカメラの撮像動作を示すフローチャートである。
【図１５】デジタルスチルカメラの撮像動作を示すフローチャートである。
【図１６】一対のデータのずらし量ｋに対する相関量Ｃ（ｋ）の関係を示す図である。
【図１７】像ズレ量をデフォーカス量に変換する場合の説明図である。
【図１８】偽合焦が発生する像の信号を示す図である。
【図１９】偽合焦が発生する像の信号を示す図である。
【図２０】偽合焦が発生する像の信号を示す図である。
【図２１】相関量Ｃ（ｋ）の落ち込み（極小値）を示す図である。
【図２２】像ズレ量からデフォーカス量への線形な変換を、変換係数を傾きとした直線を用いて模式的に表したグラフである。
【図２３】偽合焦が発生する像の信号を示す図である。
【図２４】偽合焦が発生する像の信号を示す図である。
【図２５】偽合焦が発生する像の信号を示す図である。
【図２６】相関量Ｃ（ｋ）の落ち込み（極小値）を示す図である。
【図２７】像ズレ量からデフォーカス量への線形な変換を、変換係数を傾きとした直線を用いて模式的に表したグラフである。
【図２８】偽合焦が発生する像の信号を示す図である。
【図２９】像ズレ量からデフォーカス量への線形な変換を、変換係数を傾きとした直線を用いて模式的に表したグラフである。
【図３０】撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。
【図３１】焦点検出画素の正面図である。
【図３２】焦点検出画素の断面図である。
【図３３】再結像瞳分割方式の焦点検出動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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スチ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スチ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スチルカメラ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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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の駆動制御と、画像信号および焦点検出信号の読み出しと、焦点検出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、画像信号の処理と記録、デジタルスチルカメラ２０１の動作制御などを行う。
【００１５】
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。
【００１６】
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からの画像信号に基づき、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を介してその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の画像データを記憶する画像ストレージである。
【００１７】
交換レンズ２０２を通過した光束により、撮像素子２１２の受光面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、画像信号と焦点検出信号とがボディ駆動制御装置２１４へ送られる。
【００１８】
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からの画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からの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。
【００１９】
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の絞り値を検出し、これらのレンズ位置と絞り値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。
【００２０】
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。
【００２１】
図２は、交換レンズ２０２の撮影画面上における焦点検出位置（焦点検出エリア）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上の中央および左右の３箇所に焦点検出エリア１０１〜１０３が配置される。長方形で示す焦点検出エリアの長手方向に、焦点検出画素が垂直方向に直線的に配列される。
【００２２】
撮像素子２１２の詳細な構成について説明する前に、瞳分割型位相差検出方式の原理について、図３を用いて説明する。
【００２３】
撮像面１１０上に複数の焦点検出画素１１１が配列される。焦点検出画素１１１はマイクロレンズ１１２と一対の光電変換部１１３、１１４から構成される。
【００２４】
一対の光電変換部１１３、１１４はマイクロレンズ１１２により撮像面１１０から前方の距離ｄ（測距瞳距離）にある測距瞳面１２０に投影され、測距瞳１２３、１２４が形成される。換言すると、撮像面１１０から前方の距離ｄにある測距瞳面１２０上を通過する光束のうち測距瞳１２３の光束が、焦点検出画素１１１の光電変換部１１３により受光され、測距瞳面１２０上を通過する光束のうち測距瞳１２４の光束が、焦点検出画素１１１の光電変換部１１４により受光される。
【００２５】
焦点検出画素１１１の配列の光電変換部１１３の系列の像信号と、光電変換部１１４の系列の像信号との相対的なズレ量（位相差、像ズレ量）は、撮像面上に像を形成する光学系の焦点調節状態に応じて変化する。したがって、このズレ量を、焦点検出画素が生成する一対の像信号を演算処理することによって求めれば、光学系の焦点調節状態を検出することができる。
【００２６】
ところで、上記一対の測距瞳１２３、１２４は一対の光電変換部１１３、１１４を単純に投影した分布とはならず、マイクロレンズ１１１の開口径（画素サイズと略一致）に応じた光の回折効果により、ボケを生じて裾野を引いた分布となる。図３において一対の測距瞳１２３、１２４の並び方向と垂直な方向のスリットを用いて一対の測距瞳１２３、１２４を並び方向に走査すると、一対の測距瞳分布１３３、１３４が得られる。上記回折効果により一対の測距瞳分布１３３、１３４は隣接した部分で互いに重畳部１３５を有する。
【００２７】
上述したように瞳分割型位相差検出方式においては、一対の測距瞳を通過する光束が形成する一対の像の撮像面上での像ズレ量を検出し、該像ズレ量に所定の変換係数を乗じて光軸方向のデフォーカス量（焦点調節状態）に変換する。
【００２８】
図４は撮像素子２１２の詳細な構成を示す正面図であり、図２における焦点検出エリア１０１の近傍を拡大して画素配列の詳細を示す。撮像素子２１２には撮像画素３１０が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）、および青画素（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。焦点検出用には撮像画素と同一の画素サイズを有する垂直方向焦点検出用の焦点検出画素３１３、３１４が交互に、本来緑面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る。
【００２９】
焦点検出画素３１３、３１４は、撮像画素３１０のＢとＧが配置されるべき列に配置されている。焦点検出画素３１３、３１４が、撮像画素３１０のＢとＧが配置されるべき列に配置されているのは、焦点検出画素の位置における撮像用の画像信号を求めるための補間処理において補間誤差が生じた場合に、人間の視覚特性上、赤画素の補間誤差に比較して青画素の補間誤差が目立たないためである。
【００３０】
図５は、撮像画素３１０および焦点検出画素３１３、３１４のマイクロレンズ１０の形状を示す図である。撮像画素３１０および焦点検出画素３１３、３１４のマイクロレンズ１０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９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。マイクロレンズ１０の光軸を通る対角線の方向の断面と、マイクロレンズ１０の光軸を通る水平線の方向の断面とは、それぞれ図５に示す形状になっている。
【００３１】
撮像画素３１０は、図６に示すように矩形のマイクロレンズ１０、後述の遮光マスクで受光領域を制限された光電変換部１１、および色フィルター（不図示）を有している。色フィルターは赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３種類からなり、それぞれの分光感度は図８に示す特性を有している。撮像素子２１２には、各色フィルターを備えた撮像画素３１０がベイヤー配列されている。
【００３２】
焦点検出画素３１３は、図７（ａ）に示すように矩形のマイクロレンズ１０と後述の遮光マスクで受光領域を制限された光電変換部１３、および不図示のＮＤフィルター（ニュートラルデンシティフィルター）を有し、遮光マスクで受光領域を制限された光電変換部１３の形状は矩形である。また、焦点検出画素３１４は、図７（ｂ）に示すように矩形のマイクロレンズ１０と後述の遮光マスクで受光領域を制限された光電変換部１４、およびＮＤフィルターを有し、遮光マスクで受光領域を制限された光電変換部１４の形状は矩形である。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を基準として重ね合わせて表示すると、遮光マスクで受光領域を制限された光電変換部１３と１４が垂直方向に並んでいる。
【００３３】
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特定の色フィルターが設けられておらずその代わりに入射光量を減ずる上述のＮＤフィルターが設けられており、その分光感度特性は図９に示す特性となる。つまり、図８に示す緑画素、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となり、その焦点検出画素３１３、３１４が高い分光感度を示す光波長領域は、緑画素、赤画素および青画素が高い分光感度を示す光波長領域を包括している。ＮＤフィルターの濃度は、白色光に撮像素子を露光した場合に、例えば焦点検出画素の出カレベルが緑画素の出力レベルに対し３／４以下となるように定められる。これは画面上の像高が高い領域（焦点検出エリア１０２、１０３）において焦点検出光束のケラレが発生し、一対の焦点検出画素３１３、３１４の出力バランスが崩れ、一方の焦点検出画素の出力レベルが上昇した場合においても撮像画素３１０のうちの緑画素の出力レベルを上回らないようにする。
【００３４】
撮像画素３１０は、マイクロレンズ１０によって最も明るい交換レンズの射出瞳径（例えばＦ１．０）を通過する光束をすべて受光するような形状に設計される。また、焦点検出画素３１３、３１４は、マイクロレンズ１０によって撮像画素３１０が受光する光束に対して一対の相補的な光束をそれぞれ受光するような形状に設計される。
【００３５】
図１０は撮像画素３１０の断面図である。撮像画素３１０では撮像用の光電変換部１１の上に近接して遮光マスク３０が形成され、光電変換部１１は、遮光マスク３０の開ロ部３０ａを通過した光を受光する。遮光マスク３０の上には平坦化層３１が形成され、その上に色フィルター３８が形成される。色フィルター３８の上には平坦化層３２が形成され、その上にマイクロレンズ１０が形成される。マイクロレンズ１０により開口部３０ａの形状が前方に投影される。光電変換部１１は半導体回路基板２９上に形成される。
【００３６】
図１１は、焦点検出画素３１３、３１４の断面図である。焦点検出画素３１３、３１４では、焦点検出用の光電変換部１３、１４の上に近接して遮光マスク３０が形成される。光電変換部１３、１４は、遮光マスク３０の開口部３０ｂ、３０ｃを通過した光を受光する。遮光マスク３０の上には平坦化層３１が形成され、その上にＮＤフィルター３４が形成される。ＮＤフィルター３４の上には平坦化層３２が形成され、その上にマイクロレンズ１０が形成される。マイクロレンズ１０により開口部３０ｂ、３０ｃの形状が前方に投影される。光電変換部１３、１４は半導体回路基板２９上に形成される。
【００３７】
図１２は、マイクロレンズ１０を用いた瞳分割型位相差検出方式の焦点検出光学系の構成を示す。なお、焦点検出画素３１３、３１４は拡大して示す。図１２において、射出瞳９０は、交換レンズ２０２の予定結像面に配置され、マイクロレンズ１０の前方へ距離ｄの位置に設定されている。この距離ｄは、マイクロレンズ１０の曲率、屈折率、マイクロレンズ１０と光電変換部１３、１４との間の距離などに応じて決まる距離であって、この明細書では測距瞳距離と呼ぶ。図１２には、交換レンズの光軸９１、マイクロレンズ１０、光電変換部１３、１４、焦点検出画素３１３、３１４、撮影光束７１、焦点検出光束７３、７４が示されている。
【００３８】
領域９３は、開口部３０ｂがマイクロレンズ１０により投影された領域であり、この明細書では測距瞳と呼ぶ。同様に、領域９４は、開ロ部３０ｃがマイクロレンズ１０により投影された測距瞳である。図１２では、説明を解りやすくするために、測距瞳９３、９４を楕円領域で示しているが、実際には開ロ部３０ｂの形状が拡大投影されるとともに回折によりぼやけた形状になる。
【００３９】
図１２では、撮影光軸に隣接する５つの焦点検出画素を模式的に例示しているが、画面周辺部の焦点検出画素配列においても、各光電変換部１３、１４は、それぞれ対応した測距瞳９３、９４から各マイクロレンズ１０に到来する光束を受光するように構成されている。焦点検出画素の配列方向は一対の測距瞳９３、９４の並び方向、すなわち一対の光電変換部１３、１４の並び方向と一致させる。
【００４０】
マイクロレンズ１０は交換レンズ２０２の予定結像面近傍に配置されている。マイクロレンズ１０により、光電変換部１３、１４に近接して配置された開口部３０ｂ、３０ｃの形状が、マイクロレンズ１０から測距瞳距離ｄだけ離間した射出瞳９０上に投影され、その投影形状は測距瞳９３、９４を形成する。
【００４１】
光電変換部１３は測距瞳９３を通過し、焦点検出画素３１３のマイクロレンズ１０に向う光束７３によりマイクロレンズ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、光電変換部１４は測距瞳９４を通過し、焦点検出画素３１４のマイクロレンズ１０に向う光束７４によりマイクロレンズ１０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００４２】
上述した２種類の焦点検出画素を直線状に多数配置し、各画素の光電変換部の出力を測距瞳９３および測距瞳９４に対応した出力グループにまとめることによって、測距瞳９３と測距瞳９４をそれぞれ通過する焦点検出用光束が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の比例関係に応じた変換演算を行うことによって、予定結像面（マイクロレンズアレイの位置）に対する現在の結像面（撮影画面１００上で定められる焦点検出位置における実際の結像面）の偏差（デフォーカス量）が算出される。
【００４３】
図１３は、図６に示す撮像素子２１２の撮像画素３１０が受光する撮影光束の様子を図１２と比較して説明するための図であって、図１２と重複する部分の説明は省略する。
【００４４】
撮像画素３１０は、マイクロレンズ１０とその背後に配置された光電変換部１１等から構成される。光電変換部５１に近接して配置された開口部３０ａの形状が、マイクロレンズ１０から測距瞳距離ｄだけ離間した射出瞳９０上に投影され、その投影形状は測距瞳９３、９４に略外接する領域９５を形成する。
【００４５】
光電変換部１１は、領域９５を通過してマイクロレンズ１０へ向う撮影光束７１によってマイクロレンズ１１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００４６】
図１４、図１５は、デジタルスチルカメラ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でデジタルスチルカメラ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Ｓ１１０において、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の絞り値を開放Ｆ値にする。ステップＳ１２０において、撮像画素３１０のデータを間引き読み出しし、電子ビューファインダーに表示させる。
【００４７】
続くステップＳ１３０では、焦点検出画素列から一対の像に対応した一対の像データを読み出す。なお、焦点検出エリアは、撮影者が焦点検出エリア選択部材（不図示）を用いて焦点検出エリア１０１〜１０３の内のいずれかを予め選択しているものとする。
【００４８】
ステップＳ１４０では、読み出された一対の像データに基づい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）を行い、像ズレ量を演算してデフォーカス量に変換する。ステップＳ１５０では、偽合焦が発生しているかを判定し、発生していない場合にはステップＳ１５１で偽合焦フラグを０とし、図１５のステップＳ２００に進む。なお、偽合焦状態とは、信頼性の高い異なるデフォーカス量が複数生じる状態であり、偽合焦の発生有無の判定処理の詳細については後述する。また、偽合焦フラグは、０の時に前回のデフォーカス検出サイクルにおいて偽合焦が発生していないことを示し、１の時に前回のデフォーカス検出サイクルにおいて偽合焦が発生していることを示す。
【００４９】
ステップＳ１５０において偽合焦が発生していると判断された場合には、異なる複数のデフォーカス量の中から真のデフォーカス量を１つ決定する必要がある。そのために、まず、ステップＳ１５２で偽合焦フラグが１であって、かつ構図変更がないか判定する。構図変更の有無は、例えば、前回のデフォーカス検出サイクルの時に読み出した電子ビューフィンダー表示用の画像を記憶しておき、今回のデフォーカス検出サイクルの時に読み出した電子ビューフィンダー表示用の画像と比較する。２つの画像間の動きベクトルが所定閾値以上の場合には構図変更ありと判定し、所定閾値以下の場合は構図変更なしと判定する。また、例えば、カメラボディの姿勢を検出する姿勢センサーをカメラボディに内蔵しておき、前回のデフォーカス検出サイクルの時に検出した姿勢情報と、今回のデフォーカス検出サイクルの時に検出した姿勢情報とを比較する。２つの姿勢情報の相違が所定閾値以上の場合には構図変更ありと判定し、所定閾値以下の場合は構図変更なしと判定するようにしてもよい。
【００５０】
ステップＳ１５２で、偽合焦フラグが１であって、かつ構図変更がないと判定された場合には、ステップＳ１５３において、偽合焦状態で生じる複数のデフォーカス量の中から所定条件を満足するデフォーカス量を真のデフォーカス量とし、図１５のステップＳ２００に進む。所定条件とは、例えば、前回のデフォーカス検出サイクルの時に決定した真のデフォーカス量から、前回のデフォーカス検出サイクルから今回のデフォーカス検出サイクルの間に駆動されたレンズの移動量をデフォーカス量の変化に換算した量を差し引いたデフォーカス量に最も近いという条件である。このような条件を満足する場合は、後述するステップＳ１５４以降の動作（絞り開口径を変更して、再度デフォーカス量を検出する動作）を省略することができる。したがって、構図変更がない状態で偽合焦が継続した場合に、絞り開口径を変化させる動作を繰り返すことなく、迅速なデフォーカス検出動作を実現することができる。
【００５１】
ステップＳ１５２で偽合焦フラグが０または構図変更があると判定された場合には、ステップＳ１５４で偽合焦フラグを１とし、ステップＳ１５５以降の絞り開口径を変更して再度デフォーカス量を検出する動作に進む。なお、電源ＯＮ直後の初回のデフォーカス検出時に偽合焦ありと判定された場合にも、ステップＳ１５４以降の処理に進む。
【００５２】
ステップＳ１５５では、ステップＳ１４０における処理で得られた複数の像ズレ量に基づき、後述するように絞り開口径を決定する。
【００５３】
ステップＳ１６０において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の絞り値をステップＳ１５５で決定された絞り開口径に相当するＦ値にする。続くステップＳ１７０では焦点検出画素列から一対の像に対応した一対の像データを読み出す。ステップＳ１８０では、読み出された一対の像データに基づい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）を行い、像ズレ量を演算してデフォーカス量に変換する。
【００５４】
ステップＳ１９０では、後述する処理により、絞り開放Ｆ値で得られたデフォーカス量と、ステップＳ１５５で決定された絞り開口径に相当するＦ値で得られたデフォーカス量とを比較し、略一致するデフォーカス量を真正のデフォーカス量とし、図１５のステップＳ２００に進む。図１４のステップＳ１９０では、略一致する２つのデフォーカス量は、お互いに完全には一致してないため、それら２つのデフォーカス量の平均を真正のデフォーカス量としているが、それら２つのデフォーカス量のうちのいずれか一方を真正のデフォーカス量としても良い。
【００５５】
ステップＳ２００で、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Ｓ２１０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、図１４のステップＳ１１０へ戻って上述した動作を繰り返す。
【００５６】
なお、焦点検出不能な場合もこのステップに分岐し、レンズ駆動制御装置２０６へスキャン駆動命令を送信し、交換レンズ２０２のフォーカシングレンズ２１０を無限から至近までの間でスキャン駆動させる。その後、ステップＳ１１０へ戻って上述した動作を繰り返す。
【００５７】
ステップＳ２００で合焦近傍であると判定された場合はステップＳ２２０へ進み、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Ｓ２３０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（撮影者または自動により設定されたＦ値）にする。絞り制御の終了後、ステップＳ２５０で撮像素子２１２に撮像動作を行わせ、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。
【００５８】
ステップＳ２５０において、焦点検出画素列の各画素位置の画素データを焦点検出画素の周囲の撮像画素３１０のデータに基づいて画素補間する。続くステップＳ２６０では、撮像画素３１０のデータおよび補間されたデータからなる画像データをメモリカード２１９に記憶し、図１４のステップＳ１１０へ戻って上述した動作を繰り返す。
【００５９】
図１４のステップＳ１４０、ステップＳ１８０における像ズレ検出演算処理（相関演算処理、位相差検出処理）の詳細について以下説明する。
【００６０】
撮像素子２１２から読み出された焦点検出画素データ即ち一対のデータ列（Ａ１１〜Ａ１Ｍ、Ａ２１〜Ａ２Ｍ：Ｍはデータ数）に対し、特開２００７−３３３７２０号公報に開示された相関演算式（１）を行い、相関量Ｃ（ｋ）を演算する。
Ｃ(ｋ)＝Σ｜Ａ１ｉ×Ａ２ｉ＋ｓ＋ｋ−Ａ２ｉ＋ｋ×Ａ１ｉ＋ｓ｜            （１）
【００６１】
式（１）において、像ずらし量ｋは整数であり、一対の像データ列Ａ１ｉ、Ａ２ｉのデータ間隔を単位とした相対的な偏位量を表すシフト値である。Ｃ（ｋ）はシフト値ｋにおける一対の像データ列Ａ１ｉ、Ａ２ｉの相関度を示す相関量である。また積算処理（Σ）はデータインデックスｉに対して、データの所定区間に亘って行われる。またパラメータｓ（ｓ＝１，２，３・・・）は相関演算の周波数特性などを調整するパラメータである。
【００６２】
式（１）の演算結果は、図１６（ａ）に示すように、一対のデータの相関が高いシフト量（図１６（ａ）ではｋ＝ｋｊ＝２）において相関量Ｃ（ｋ）が極小（小さいほど相関度が高い）になる。式（２）〜（５）による３点内挿の手法を用いて連続的な相関量に対する極小値Ｃ（ｘ）を与えるずらし量ｘを求める。
ｘ＝ｋｊ＋Ｄ／ＳＬＯＰ          （２）
Ｃ（ｘ）＝ Ｃ（ｋｊ）−｜Ｄ｜          （３）
Ｄ＝｛Ｃ（ｋｊ−１）−Ｃ（ｋｊ＋１）｝／２          （４）
ＳＬＯＰ＝ＭＡＸ｛Ｃ（ｋｊ＋１）−Ｃ（ｋｊ），Ｃ（ｋｊ−１）−Ｃ（ｋｊ）｝                                                                            （５）
【００６３】
式（２）で算出されたずらし量ｘの信頼性があるかどうかは、以下のようにして判定される。
【００６４】
図１６（ｂ）に示すように、一対のデータの相関度が低い場合は、内挿された相関量の極小値Ｃ（ｘ）の値が大きくなる。
【００６５】
したがって、Ｃ（ｘ）が所定の閾値以上の場合は算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量ｘをキャンセルする。
【００６６】
あるいは、Ｃ（ｘ）をデータのコントラストで規格化するために、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰでＣ（ｘ）を除した値が所定値以上の場合は、算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量ｘをキャンセルする。
【００６７】
あるいはまた、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰが所定値以下の場合は、被写体が低コントラストであり、算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量ｘをキャンセルする。
【００６８】
図１６（ｃ）に示すように、一対のデータの相関度が低く、シフト範囲ｋｍｉｎ〜ｋｍａｘの間で相関量Ｃ（ｋ）の落ち込みがない場合は、極小値Ｃ（ｘ）を求めることができず、このような場合は焦点検出不能と判定する。
【００６９】
算出されたずらし量ｘの信頼性があると判定された場合は、式（６）により像ズレ量ｓｈｆｔに換算される。
ｓｈｆｔ＝ＰＹ・ｘ        （６）
【００７０】
式（６）において、ＰＹは焦点検出画素３１３、３１４による像の検出ピッチである。焦点検出画素の配列においては２種類の焦点検出画素が交互に配置されているので、検出ピッチＰＹは撮像画素３１０の画素ピッチの２倍となる。
【００７１】
式（６）で算出された像ズレ量に変換係数Ｋｄを乗じてデフォーカス量ｄｅｆへ変換する。変換係数Ｋｄはレンズ情報に含まれる絞り開口のＦ値に対応した変換係数である。
ｄｅｆ＝Ｋｄ・ｓｈｆｔ        （７）
【００７２】
図１７は、像ズレ量（光学系の光軸に垂直な方向における一対の像の相対的な偏位量）をデフォーカス量（光学系の光軸方向における基準面、すなわち撮像面に対する実際の像面の偏位量）に変換する場合の説明図である。
【００７３】
図１７において、撮像面１１０、像面１４０、絞り面１２５、光軸９１、デフォーカス量（撮像面１１０から像面１４０までの距離）ｄｅｆ、撮像面１１０から絞り面１２５までの距離ＰＯ、絞りＦ値がＦ１の場合の一対の焦点検出光束のそれぞれの中心光束が絞り面と交差する位置Ｇ１、Ｇ２、絞りＦ値がＦ２（＜Ｆ１）の場合の一対の焦点検出光束のそれぞれの中心光束が絞り面と交差する位置Ｇ３、Ｇ４、位置Ｇ１と位置Ｇ２の間の距離Ｑ１、位置Ｇ３と位置Ｇ４の間の距離Ｑ２、絞りＦ値がＦ１の場合の一対の像の像ズレ量Ｓ１、絞りＦ値がＦ２の場合の一対の像の像ズレ量Ｓ２、絞りＦ値がＦ１の場合の一対の焦点検出光束の中心光束の開き角θ１、絞りＦ値がＦ２の場合の一対の焦点検出光束の中心光束の開き角θ２を示す。なお、距離ＰＯは、交換レンズ２０２の種類に応じて変化するが、その平均的な距離は図３の測距瞳距離ｄに略等しく設定される。デフォーカス量ｄｅｆが距離ＰＯに比較して小さい場合（すなわちＰＯ−ｄｅｆ≒ＰＯと近似できる場合）には、絞りＦ値がＦ１の場合のデフォーカス量ｄｅｆは式（８）で算出される。
ｄｅｆ＝Ｓ１／（２・Ｔａｎ（θ１／２））＝Ｓ１・ＰＯ／Ｑ１      （８）
【００７４】
従って、絞りＦ値がＦ１の場合の変換係数Ｋｄ１は数式９で表される。
Ｋｄ１＝１／（２・Ｔａｎ（θ１／２））＝ＰＯ／Ｑ１        （９）
【００７５】
同様に、絞りＦ値がＦ２（＞Ｆ１）の場合のデフォーカス量ｄｅｆおよび変換係数Ｋｄ２は式（１０）、（１１）で算出される。
ｄｅｆ＝Ｓ２／（２・Ｔａｎ（θ２／２））＝Ｓ２・ＰＯ／Ｑ２      （１０）
Ｋｄ２＝１／（２・Ｔａｎ（θ２／２））＝ＰＯ／Ｑ２      （１１）
【００７６】
交換レンズ側には絞りＦ値に応じた変換係数Ｋｄがレンズ情報として記憶されている。ある絞りＦ値で算出された像ズレ量をデフォーカス量に変換する場合には、その絞りＦ値に対応する変換係数Ｋｄが用いられることになる。
【００７７】
以上の説明は、偽合焦が発生しない単純な場合のデフォーカス量算出の説明であった。すなわち、図１６で示したように相関量の極小値が１カ所のみ存在する場合であったが、形成される像の波形によっては極小値が複数カ所に発生する場合があり、そのような場合を偽合焦と称している。
【００７８】
まず偽合焦により相関量の極小値が２カ所に発生する場合について説明する。
【００７９】
図１８は、偽合焦が発生する像の信号を関数Ｈ０（ｙ）で示しており、中央のピークＲ０（ｙ＝０）から離れた位置にピークＲ０に類似したピークＴ０が存在する。なお、ｙは撮像面上における光軸からの距離を表している。
【００８０】
図１９（ａ）、（ｂ）は、絞り開口Ｆ値が開放Ｆ値においてこのような像がデフォーカスした面に形成されている場合に、焦点検出画素配列が生成する一対の像の信号の関数Ｈ１（ｙ）、Ｈ２（ｙ）を示している。関数Ｈ１（ｙ）、Ｈ２（ｙ）は、デフォーカス量に応じて元の関数Ｈ０（ｙ）をｙ＝０を基準にそれぞれ反対方向にずらした関数となっている。関数Ｈ１（ｙ）、Ｈ２（ｙ）において、ピークＲ１とピークＲ２とは、デフォーカス量に応じた像ズレ量ｙ１だけ相対的に偏位している。また、ピークＲ１とピークＲ１に類似したピークＴ２は、像ズレ量ｙ２だけ相対的に偏位している。
【００８１】
関数Ｈ１（ｙ）のピークＲ１を含む区間Ｗ１を一方のデータ列（式（１）のＡ１ｉ）とし、関数Ｈ２（ｙ）を相対的にシフトしたものをもう一方のデータ列（式（１）のＡ２ｉ）として式（１）の相関演算を適用すると、横軸をずらし量ｋとして算出される相関量Ｃ（ｋ）は、図２１（ａ）に示すグラフとなる。
【００８２】
図２１（ａ）に示すグラフにおいて、相関量Ｃ（ｋ）の落ち込み（極小値）Ｖ１、Ｖ２に対応するずらし量ｋ１、ｋ２が２つのデータの相関度が高いずらし量となる。
【００８３】
落ち込みＶ１に対応するずらし量ｋ１は、図１９（ａ）の関数Ｈ１（ｙ）のピークＲ１と図１９（ｂ）の関数Ｈ２（ｙ）のピークＲ２との一致によって得られるずらし量、即ち区間Ｗ１における関数Ｈ１（ｙ）を基準として関数Ｈ２（ｙ）をｙ１だけ右側にシフトした場合のずらし量に相当する。
【００８４】
落ち込みＶ２に対応するずらし量ｋ２は図１９（ａ）の関数Ｈ１（ｙ）のピークＲ１と図１９（ｂ）の関数Ｈ２（ｙ）のピークＴ２との一致によって得られるずらし量、即ち区間Ｗ１における関数Ｈ１（ｙ）を基準として関数Ｈ２（ｙ）をｙ２だけ左側にシフトした場合のずらし量に相当する。
【００８５】
落ち込みＶ１、Ｖ２の相関量Ｅ１、Ｅ２（Ｅ１，Ｅ２は所定閾値Ｅ０以下）はほとんど同じ値となるので、どちらの落ち込みが関数Ｈ１（ｙ）とＨ２（ｙ）の正しい一致を示す相関量かわからない。落ち込みＶ２に対応するずらし量ｋ２を２つの関数のずらし量として採用した場合には、全く間違った焦点検出結果を算出してしまうことになる。
【００８６】
以上は、相関量の極小値が２カ所に発生する場合についての説明であったが、一般的に相関演算において信頼性の高い（相関値が所定閾値の以下）相関量の極小値が複数箇所（２カ所以上）発見された場合には、ステップＳ１５０において偽合焦が発生したと判定し、真のデフォーカス量を決定するために以降の処理を行うことになる。
【００８７】
なお、相関量の極小値の信頼性は、相関値と所定閾値との比較によって決定してもよいし、図１６（ｂ）で説明した方法によって決定してもよい。
【００８８】
次に、偽合焦ありと判定された場合の図１４のステップＳ１５５の処理（絞り開口径の決定）からステップＳ１９０までの処理について説明する。
【００８９】
まず、相関量の極小値が２カ所に発生する場合について説明する。
【００９０】
極小値が２カ所の場合には、絞り開口径（絞り開口Ｆ値）は開放Ｆ値と異なるＦ値であれば構わない。
【００９１】
具体的には、絞り開口Ｆ値をＦＡ（例えば開放Ｆ値より１段暗いＦ値とした場合、開放Ｆ値がＦ２．０の場合はＦＡの開口Ｆ値はＦ２．８）として、該絞り開口Ｆ値ＦＡに絞りを制御し、その状態で焦点検出画素からデータを読みだし、該データに対し上述と同様な相関演算処理を行う。図２０（ａ）、（ｂ）は、絞り開口Ｆ値がＦＡにおいて、図１８に示した像がデフォーカスした面に形成されている場合に、焦点検出画素配列が生成する一対の像の信号の関数Ｈ３（ｙ）、Ｈ４（ｙ）を示している。関数Ｈ３（ｙ）、Ｈ４（ｙ）は、デフォーカス量に応じて元の関数Ｈ０（ｙ）をそれぞれｙ＝０を基準にして反対方向にずらした関数となっている。関数Ｈ３（ｙ）、Ｈ４（ｙ）において、ピークＲ３とピークＲ４とは、デフォーカス量に応じた像ズレ量ｙ３だけ相対的に偏位しており、また、ピークＲ３とピークＴ４とは、像ズレ量ｙ４だけ相対的に偏位している。絞り開口Ｆ値ＦＡは、開放Ｆ値より大きなＦ値であるので、同じデフォーカス量に対しては、相対的な像ズレ量は小さな値となる。そのため、像ズレ量において｜ｙ３｜＜｜ｙ１｜となるとともに、｜ｙ２−ｙ１｜＝｜ｙ４−ｙ３｜となる。
【００９２】
関数Ｈ３（ｙ）のピークＲ３を含む区間Ｗ２を一方のデータ列（式（１）のＡ１ｉ）とし、関数Ｈ４（ｙ）を相対的にシフトしたものをもう一方のデータ列（式（１）のＡ２ｉ）として式（１）の相関演算を適用すると、横軸をずらし量ｋとして算出される相関量Ｃ（ｋ）を示した場合に、図２１（ｂ）に示すグラフとなる。
【００９３】
図２１（ｂ）に示すグラフにおいて、相関量Ｃ（ｋ）の落ち込み（極小値）Ｖ３、Ｖ４に対応するずらし量ｋ３、ｋ４が２つのデータの相関度が高いずらし量となる。
【００９４】
落ち込みＶ３に対応するずらし量ｋ３は、図２０（ａ）の関数Ｈ３（ｙ）のピークＲ３と図２０（ｂ）の関数Ｈ４（ｙ）のピークＲ４との一致によって得られるずらし量、即ち区間Ｗ２における関数Ｈ３（ｙ）を基準として関数Ｈ４（ｙ）をｙ３だけ右側にシフトした場合のずらし量に相当する。
【００９５】
落ち込みＶ４に対応するずらし量ｋ４は、図２０（ａ）の関数Ｈ３（ｙ）のピークＲ３と図２０（ｂ）の関数Ｈ４（ｙ）のピークＴ４との一致によって得られるずらし量、即ち区間Ｗ２における関数Ｈ３（ｙ）を基準として関数Ｈ４（ｙ）をｙ４だけ左側にシフトした場合のずらし量に相当する。
【００９６】
落ち込みＶ３、Ｖ４の相関量Ｅ３、Ｅ４（Ｅ３、Ｅ４は所定閾値Ｅ０以下）はほとんど同じ値となるので、どちらの落ち込みが関数Ｈ３（ｙ）とＨ４（ｙ）の正しい一致を示す相関量かわからない。
【００９７】
ここで、開放Ｆ値において得られたずらし量ｋ１、ｋ２を像ズレ量ｙ１、ｙ２に変換した後、開放Ｆ値における変換係数Ｋｄ０を用い、式（６）および（７）によりデフォーカス量ｄｅｆ１、ｄｅｆ２に変換する。また、絞り開口Ｆ値ＦＡで得られたずらし量ｋ３、ｋ４を像ズレ量ｙ３、ｙ４に変換した後、絞り開口Ｆ値ＦＡにおける変換係数Ｋｄ３を用い、式（６）および（７）によりデフォーカス量ｄｅｆ３、ｄｅｆ４に変換する。
【００９８】
図２２は、像ズレ量ｙからデフォーカス量ｄｅｆへの線形な変換を、変換係数Ｋを傾きとした直線を用いて模式的に表したグラフであって、ｄｅｆ＝Ｋ×ｙの関係を示している。
【００９９】
図２２において、開放Ｆ値で得られた像ズレ量ｙ１、ｙ２が変換係数Ｋｄ０によりデフォーカス量ｄｅｆ１、ｄｅｆ２に変換され、開口Ｆ値ＦＡで得られた像ズレ量ｙ３、ｙ４が変換係数Ｋｄ３によりデフォーカス量ｄｅｆ３、ｄｅｆ４に変換される。
【０１００】
像ズレ量ｙ１、ｙ３が絞り開放Ｆ値および開口Ｆ値ＦＡにおける真のデフォーカス量に対応しているので、像ズレ量ｙ１、ｙ３に対応したデフォーカス量ｄｅｆ１とｄｅｆ３はほぼ同じ値となり、像ズレ量ｙ２、ｙ４に対応したデフォーカス量ｄｅｆ２とｄｅｆ４および真のデフォーカス量ｄｅｆ１（≒ｄｅｆ３）は異なる値となる。
【０１０１】
換言すると、異なる絞り開口Ｆ値（開放Ｆ値および開口Ｆ値ＦＡ）で得られた複数のデフォーカス量の中で略一致するデフォーカス量が真のデフォーカス量である。
【０１０２】
従って、デフォーカス量ｄｅｆ１〜ｄｅｆ４を比較し、差が所定閾値内にあるものを抽出し、抽出したデフォーカス量（この場合ではｄｅｆ１とｄｅｆ３）に基づいて真のデフォーカス量を求める。たとえば、ｄｅｆ１とｄｅｆ３とを平均しても良いし、ｄｅｆ１またはｄｅｆ２のいずれかを選択してもよい。
【０１０３】
以上は、相関量の極小値が２カ所に発生する場合についての説明であったが、極小値が３カ所以上発生している場合には、極小値が２カ所の場合と同じように絞り開口径を一律に開口Ｆ値ＦＡとしてデフォーカス量を検出すると、開放Ｆ値でのデフォーカス量と開口Ｆ値ＦＡでのデフォーカス量においてデフォーカス量の一致が複数発生する可能性があり、その場合には真のデフォーカス量が決定できなくなってしまう。
【０１０４】
以下は、開放Ｆ値でのデフォーカス量と開口Ｆ値ＦＡでのデフォーカス量においてデフォーカス量の一致が複数発生する場合の説明である。
【０１０５】
図２３は、像の信号を関数Ｈ１０（ｙ）で示しており、図１８の関数Ｈ０（ｙ）と同じ位置にピークＲ０とピークＴ０があり、さらにピークＲ０とピークＴ０の中間の位置にピークＲ０に類似したピークＳ０が存在する。
【０１０６】
図２４（ａ）、（ｂ）は、絞り開口Ｆ値が開放Ｆ値において、このような像が図１９と同じデフォーカス面に形成されている場合に、焦点検出画素配列が生成する一対の像の信号の関数Ｈ１１（ｙ）、Ｈ１２（ｙ）を示している。関数Ｈ１１（ｙ）、Ｈ１２（ｙ）において、ピークＲ１とピークＲ２とはデフォーカス量に応じた像ズレ量ｙ１だけ相対的に偏位しており、また、ピークＲ１とピークＴ２とは像ズレ量ｙ２だけ相対的に偏位し、ピークＲ１とピークＳ２とは像ズレ量ｙ５だけ相対的に偏位している。
【０１０７】
関数Ｈ１１（ｙ）のピークＲ１を含む区間Ｗ１を基準として関数Ｈ１２（ｙ）を相対的にシフトして相関量Ｃ（ｋ）を求めると図２６（ａ）に示すグラフとなる。
【０１０８】
図２６（ａ）に示すグラフにおいて、相関量Ｃ（ｋ）の落ち込み（極小値）Ｖ１、Ｖ２、Ｖ５に対応するずらし量ｋ１、ｋ２、ｋ５が２つの関数の相関度が高いシフト値となる。
【０１０９】
落ち込みＶ１に対応するずらし量ｋ１は図２４（ａ）の関数Ｈ１１（ｙ）のピークＲ１と図２４（ｂ）の関数Ｈ１２（ｙ）のピークＲ２との一致によって得られるずらし量、即ち区間Ｗ１における関数Ｈ１１（ｙ）を基準として関数Ｈ１２（ｙ）をｙ１だけ右側にシフトした場合のずらし量に相当する。
【０１１０】
落ち込みＶ２に対応するずらし量ｋ２は、図２４（ａ）の関数Ｈ１１（ｙ）のピークＲ１と図２４（ｂ）の関数Ｈ１２（ｙ）のピークＴ２との一致によって得られるずらし量、即ち区間Ｗ１における関数Ｈ１１（ｙ）を基準として関数Ｈ１２（ｙ）をｙ２だけ左側にシフトした場合のずらし量に相当する。
【０１１１】
落ち込みＶ５に対応するずらし量ｋ５は図２４（ａ）の関数Ｈ１１（ｙ）のピークＲ１と図２４（ｂ）の関数Ｈ１２（ｙ）のピークＳ２との一致によって得られるずらし量、即ち区間Ｗ１における関数Ｈ１１（ｙ）を基準として関数Ｈ１２（ｙ）をｙ５だけ左側にシフトした場合のずらし量に相当する。
【０１１２】
落ち込みＶ１、Ｖ２、Ｖ５の相関量Ｅ１、Ｅ２、Ｅ５（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ５は所定閾値Ｅ０以下）はほとんど同じ値となるので、いずれの落ち込みが関数Ｈ１１（ｙ）とＨ１２（ｙ）の正しい一致を示す相関量かわからない。
【０１１３】
また、絞り開口Ｆ値をＦＡ（極小値が２カ所の場合と同じＦ値）として、同様にしてデフォーカス量を検出する場合を以下に説明する。図２５（ａ）、（ｂ）は、絞り開口Ｆ値がＦＡにおいて、図２３に示した像が図２４と同じデフォーカス面に形成されている場合に、焦点検出画素配列が生成する一対の像の信号の関数Ｈ１３（ｙ）、Ｈ１４（ｙ）を示している。
【０１１４】
関数Ｈ１３（ｙ）、Ｈ１４（ｙ）において、ピークＲ３とピークＲ４とはデフォーカス量に応じた像ズレ量ｙ３だけ相対的に偏位しており、また、ピークＲ３とピークＴ４とは像ズレ量ｙ４だけ相対的に偏位し、ピークＲ３とピークＳ４とは像ズレ量ｙ６だけ相対的に偏位している。
【０１１５】
関数Ｈ１３（ｙ）のピークＲ３を含む区間Ｗ２を基準として関数Ｈ１４（ｙ）を相対的にシフトして相関量Ｃ（ｋ）を求めると、図２６（ｂ）に示すグラフとなる。
【０１１６】
図２６（ｂ）に示すグラフにおいて、相関量Ｃ（ｋ）の落ち込み（極小値）Ｖ３、Ｖ４、Ｖ６に対応するずらし量ｋ３、ｋ４、ｋ６が、２つの関数の相関度が高いずらし量となる。
【０１１７】
落ち込みＶ３に対応するずらし量ｋ３は、図２５（ａ）の関数Ｈ１３（ｙ）のピークＲ３と図２５（ｂ）の関数Ｈ１４（ｙ）のピークＲ４との一致によって得られるずらし量、即ち区間Ｗ２における関数Ｈ１３（ｙ）を基準として関数Ｈ１４（ｙ）をｙ３だけ右側にシフトした場合のずらし量に相当する。
【０１１８】
落ち込みＶ４に対応するずらし量ｋ４は、図２５（ａ）の関数Ｈ１３（ｙ）のピークＲ３と図２５（ｂ）の関数Ｈ１４（ｙ）のピークＴ４との一致によって得られるずらし量、即ち区間Ｗ２における関数Ｈ１３（ｙ）を基準として関数Ｈ１４（ｙ）をｙ４だけ左側にシフトした場合のずらし量に相当する。
【０１１９】
落ち込みＶ６に対応するずらし量ｋ６は、図２５（ａ）の関数Ｈ１３（ｙ）のピークＲ３と図２５（ｂ）の関数Ｈ１３（ｙ）のピークＳ４との一致によって得られるずらし量、即ち区間Ｗ２における関数Ｈ１３（ｙ）を基準として関数Ｈ１４（ｙ）をｙ６だけ左側にシフトした場合のずらし量に相当する。
【０１２０】
落ち込みＶ３、Ｖ４、Ｖ６の相関量Ｅ３、Ｅ４、Ｅ６（Ｅ３、Ｅ４、Ｅ６は所定閾値Ｅ０以下）はほとんど同じ値となるので、いずれの落ち込みが関数Ｈ１３（ｙ）とＨ１３（ｙ）の正しい一致を示す相関量かわからない。
【０１２１】
ここで、開放Ｆ値において得られたずらし量ｋ１、ｋ２、ｋ５を像ズレ量ｙ１，ｙ２、ｙ５に変換した後、開放Ｆ値における変換係数Ｋｄ０を用いデフォーカス量ｄｅｆ１、ｄｅｆ２、ｄｅｆ５に変換する。また、絞り開口Ｆ値ＦＡで得られたずらし量ｋ３、ｋ４、ｋ６を像ズレ量ｙ３、ｙ４、ｙ６に変換した後、絞り開口Ｆ値ＦＡにおける変換係数Ｋｄ３を用いデフォーカス量ｄｅｆ３、ｄｅｆ４、ｄｅｆ６に変換する。
【０１２２】
図２７は図２２と同様な図であって、開放Ｆ値で得られた像ズレ量ｙ１、ｙ２、ｙ５が、変換係数Ｋｄ０によりデフォーカス量ｄｅｆ１、ｄｅｆ２、ｄｅｆ５に変換され、開口Ｆ値ＦＡで得られた像ズレ量ｙ３、ｙ４、ｙ６が、変換係数Ｋｄ３によりデフォーカス量ｄｅｆ３、ｄｅｆ４、ｄｅｆ６に変換されることを示している。
【０１２３】
像ズレ量ｙ１、ｙ３が絞り開放Ｆ値および開口Ｆ値ＦＡにおける真のデフォーカス量に対応しているので、像ズレ量ｙ１、ｙ３に対応したデフォーカス量ｄｅｆ１とｄｅｆ３とはほぼ同じ値となる。像ズレ量ｙ５、ｙ４に対応したデフォーカス量ｄｅｆ５とｄｅｆ４および真のデフォーカス量ｄｅｆ１（≒ｄｅｆ３）は異なる値となる。しかし、像ズレ量ｙ２、ｙ６に対応したデフォーカス量ｄｅｆ２とｄｅｆ６とはほぼ同じ値となる。すなわち、デフォーカス量の一致が複数発生し、どちらのデフォーカス量が真のデフォーカス量による一致であるか判別できなくなる状態が発生する。
【０１２４】
そこで、相関量の極小値が３カ所以上発生する場合については、デフォーカス量の一致が複数発生しないような絞り開口径のＦ値を、開放Ｆ値の像ズレ量（シフト値）に基づいて事前に決定し、該決定された絞り開口Ｆ値でデフォーカス量を検出し、真のデフォーカス量を決定する。
【０１２５】
以下、簡単のために、相関量の極小値が３カ所発生する場合について説明するが、３カ所以上の場合についても容易に拡張可能である。
【０１２６】
開放Ｆ値において、図２４（ｂ）のように３つの像ズレ量ｙ１、ｙ２、ｙ５があり、これに対応してデフォーカス量ｄｅｆ１、ｄｅｆ２、ｄｅｆ５が算出される場合を考える。
【０１２７】
像ズレ量の間隔｜ｙ２−ｙ１｜、｜ｙ２−ｙ５｜、｜ｙ５−ｙ１｜に対応するデフォーカス量は｜ｄｅｆ２−ｄｅｆ１｜、｜ｄｅｆ２−ｄｅｆ５｜、｜ｄｅｆ５−ｄｅｆ１｜となる。
【０１２８】
ところで、絞り開口Ｆ値を変更しても複数のピーク像の間隔（すなわち、像ズレ量の差）自体は普遍である。例えば、開放Ｆ値においては、図２４（ｂ）のようにピークＴ２とピークＲ２との間隔は像ズレ量の差｜ｙ２−ｙ１｜であるが、開口Ｆ値がＦＡにおいては、図２５（ｂ）のようにピークＴ４とピークＲ４との間隔は像ズレ量の差｜ｙ４−ｙ３｜となり、これは｜ｙ２−ｙ１｜に一致する。
【０１２９】
従って、開放Ｆ値における像ズレ量の間隔｜ｙ２−ｙ１｜、｜ｙ２−ｙ５｜、｜ｙ５−ｙ１｜を、絞り開口Ｆ値ＦＡの変換係数Ｋｄ３によりデフォーカス量に変換したデフォーカス量ｄｅｆ２１（＝Ｋｄ３×｜ｙ２−ｙ１｜）、ｄｅｆ２２（＝Ｋｄ３×｜ｙ２−ｙ５｜）、ｄｅｆ２３（＝Ｋｄ３×｜ｙ５−ｙ１｜）のうち１つでも開放Ｆ値におけるデフォーカス量｜ｄｅｆ２−ｄｅｆ１｜、｜ｄｅｆ２−ｄｅｆ５｜、｜ｄｅｆ５−ｄｅｆ１｜に略一致するものがあると、第１の絞り開口Ｆ値におけるデフォーカス量と第２の絞り開口Ｆ値におけるデフォーカス量とを比較した際に、２カ所のデフォーカス量において一致が起こることになる。すなわち、２つのＦ値（開放Ｆ値と開口Ｆ値ＦＡ）において真のデフォーカス量は一致しているので、真のデフォーカス量との差のデフォーカス量が一致する場合には、差をとったほうのデフォーカス量も２つのＦ値（開放Ｆ値と開口Ｆ値ＦＡ）の間で一致してしまうのである。
【０１３０】
図２４（ｂ）においては、ｄｅｆ２３（＝Ｋｄ３×｜ｙ５−ｙ１｜）と｜ｄｅｆ２−ｄｅｆ１｜とが一致するために、真のデフォーカス量ｄｅｆ１≒ｄｅｆ３以外にもデフォーカス量の一致ｄｅｆ２≒ｄｅｆ６が発生している。以上のような一致判定は、実際に絞り開口Ｆ値ＦＡを変えた状態でデフォーカス量を検出する必要はなく、絞り開口Ｆ値に応じた変換係数さえわかっていれば、絞り開口Ｆ値ＦＡを変える前に行うことが可能である。したがって、開放Ｆ値で検出した相関量において相関量の極小値が３カ所発生する場合には、あらかじめ、以下のようにしてデフォーカスの一致が複数発生しないような絞り開口Ｆ値を決定する。決定した絞り開口Ｆ値に絞り開口径を制御し、その状態でデフォーカス量を検出し、開放Ｆ値で検出したデフォーカス量と略一致するデフォーカス量を抽出することにより、真のデフォーカス量を決定することができる。
【０１３１】
開放Ｆ値で検出した相関量において、相関量の極小値が３カ所発生する場合の開口Ｆ値の決定は、以下のように行われる。
【０１３２】
（１）開口Ｆ値の候補の優先順位をつけておく。例えば開放Ｆ値がＦ２．０の場合は一段ずつ暗いＦ値（Ｆ２．８、Ｆ４．０、Ｆ５．６・・・の順）を選択する。
【０１３３】
（２）優先順位の高い開口Ｆ値の順にその開口Ｆ値に応じた変換係数Ｋａで、３つのデフォーカス量ｄｅｆ１ａ（＝Ｋａ×｜ｙ２−ｙ１｜）、ｄｅｆ２ａ（＝Ｋａ×｜ｙ２−ｙ５｜）、ｄｅｆ３ａ（＝Ｋａ×｜ｙ５−ｙ１｜）を計算する。
【０１３４】
（３）３つのデフォーカス量ｄｅｆ１ａ、ｄｅｆ２ａ、ｄｅｆ３ａと、開放Ｆ値における３つのデフォーカス量｜ｄｅｆ２−ｄｅｆ１｜、｜ｄｅｆ２−ｄｅｆ５｜、｜ｄｅｆ５−ｄｅｆ１｜とを比較し略一致するものがあるか調べる。略一致するものがなければ、その時の開口Ｆ値を採用し、略一致するものがあれば、次の優先順位の開口Ｆ値について同様な処理を施す。
【０１３５】
図２３のような像に対して上記処理を具体的に適用した場合には以下のようになる。
【０１３６】
開放Ｆ値において焦点検出画素からデータを読み出し、図２４（ａ）、（ｂ）のような像関数が得られる。
【０１３７】
図２４の像関数に相関演算処理を施し、図２６（ａ）に示す相関量のグラフが得られ、そのグラフから信頼性の高い相関量の落ち込み（相関値の値が閾値以下の落ち込み）が３カ所発見される。
【０１３８】
３カ所の相関量の落ち込みに対する像ズレ量（ｙ１、ｙ２、ｙ５）と対応するデフォーカス量（ｄｅｆ１、ｄｅｆ２、ｄｅｆ５）が算出される。
【０１３９】
３つのデフォーカス量｜ｄｅｆ２−ｄｅｆ１｜、｜ｄｅｆ２−ｄｅｆ５｜、｜ｄｅｆ５−ｄｅｆ１｜が算出される。
【０１４０】
優先順位１番の絞り開口Ｆ値ＦＡ（＝Ｆ２．８）に対応する変換係数Ｋｄ３が選択され、デフォーカス量ｄｅｆ２１（＝Ｋｄ３×｜ｙ２−ｙ１｜）、ｄｅｆ２２（＝Ｋｄ３×｜ｙ２−ｙ５｜）、ｄｅｆ２３（＝Ｋｄ３×｜ｙ５−ｙ１｜）が算出される。
【０１４１】
デフォーカス量ｄｅｆ２１、ｄｅｆ２２、ｄｅｆ２３と、３つのデフォーカス量｜ｄｅｆ２−ｄｅｆ１｜、｜ｄｅｆ２−ｄｅｆ５｜、｜ｄｅｆ５−ｄｅｆ１｜とが比較され、デフォーカス量ｄｅｆ２３とデフォーカス量｜ｄｅｆ２−ｄｅｆ１｜とが略一致することが判明する。
【０１４２】
従って、開口Ｆ値ＦＡでデフォーカス量を検出しても、開放Ｆ値のデフォーカス量と比較すると複数の一致が生ずることがわかるので、次の優先順位の開口Ｆ値ＦＢについての検証に進む。
【０１４３】
優先順位２番の絞り開口Ｆ値ＦＢ（＝Ｆ４．０）に対応する変換係数Ｋｄ４が選択され、デフォーカス量ｄｅｆ３１（＝Ｋｄ４×｜ｙ２−ｙ１｜）、ｄｅｆ３２（＝Ｋｄ４×｜ｙ２−ｙ５｜）、ｄｅｆ３３（＝Ｋｄ４×｜ｙ５−ｙ１｜）が算出される。
【０１４４】
デフォーカス量ｄｅｆ３１、ｄｅｆ３２、ｄｅｆ３３と、３つのデフォーカス量｜ｄｅｆ２−ｄｅｆ１｜、｜ｄｅｆ２−ｄｅｆ５｜、｜ｄｅｆ５−ｄｅｆ１｜とが比較され、一致するデフォーカス量がないことが判明し、この時の絞り開口Ｆ値ＦＢを絞り開口Ｆ値に決定する。
【０１４５】
絞り開口径を絞り開口Ｆ値ＦＢに制御し、焦点検出画素からデータを読み出し、図２８（ａ）、（ｂ）のような像関数が得られる。
【０１４６】
図２８（ａ）、（ｂ）は、絞り開口Ｆ値がＦＢにおいて、図２３に示した像がデフォーカスした面に形成されている場合に、焦点検出画素配列が生成する一対の像の信号の関数Ｈ１５（ｙ）、Ｈ１６（ｙ）を示している。
【０１４７】
関数Ｈ１５（ｙ）、Ｈ１６（ｙ）において、ピークＲ５とピークＲ６とはデフォーカス量に応じた像ズレ量ｙ７だけ相対的に偏位しており、また、ピークＲ５とピークＴ６とは像ズレ量ｙ８だけ相対的に偏位し、ピークＲ５とピークＳ６とは像ズレ量ｙ９だけ相対的に偏位している。
【０１４８】
関数Ｈ１５（ｙ）のピークＲ５を含む区間Ｗ３を基準として関数Ｈ１６（ｙ）を相対的にシフトして相関量Ｃ（ｋ）を求めると、図２６（Ｃ）に示すグラフとなる。
【０１４９】
図２６（Ｃ）に示すグラフにおいて、相関量Ｃ（ｋ）の落ち込み（極小値）Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９に対応するずらし量ｋ７、ｋ８、ｋ９が、２つの関数の相関度が高いずらし量となる。
【０１５０】
落ち込みＶ７に対応するずらし量ｋ７は、図２８（ａ）の関数Ｈ１５（ｙ）のピークＲ５と図２８（ｂ）の関数Ｈ１６（ｙ）のピークＲ６との一致によって得られるずらし量、即ち区間Ｗ３における関数Ｈ１５（ｙ）を基準として関数Ｈ１６（ｙ）をｙ７だけ右側にシフトした場合のずらし量に相当する。
【０１５１】
落ち込みＶ８に対応するずらし量ｋ８は、図２８（ａ）の関数Ｈ１５（ｙ）のピークＲ５と図２８（ｂ）の関数Ｈ１６（ｙ）のピークＴ６との一致によって得られるずらし量、即ち区間Ｗ３における関数Ｈ１５（ｙ）を基準として関数Ｈ１６（ｙ）をｙ８だけ左側にシフトした場合のずらし量に相当する。
【０１５２】
落ち込みＶ９に対応するずらし量ｋ９は、図２８（ａ）の関数Ｈ１５（ｙ）のピークＲ５と図２８（ｂ）の関数Ｈ１６（ｙ）のピークＳ６との一致によって得られるずらし量、即ち区間Ｗ３における関数Ｈ１５（ｙ）を基準として関数Ｈ１６（ｙ）をｙ９だけ左側にシフトした場合のずらし量に相当する。
【０１５３】
落ち込みＶ７、Ｖ８、Ｖ９の相関量Ｅ７、Ｅ８、Ｅ９（Ｅ７、Ｅ８、Ｅ９は所定閾値Ｅ０以下）はほとんど同じ値となるので、いずれの落ち込みが関数Ｈ１５（ｙ）とＨ１６（ｙ）の正しい一致を示す相関量かわからない。
【０１５４】
絞り開口Ｆ値ＦＢで得られたずらし量ｋ７、ｋ８、ｋ９を像ズレ量ｙ７、ｙ８、ｙ９に変換した後、絞り開口Ｆ値ＦＢにおける変換係数Ｋｄ４を用い、デフォーカス量ｄｅｆ７、ｄｅｆ８、ｄｅｆ９に変換する。
【０１５５】
図２９は図２２と同様な図であって、開放Ｆ値で得られた像ズレ量ｙ１、ｙ２、ｙ５が、変換係数Ｋｄ０によりデフォーカス量ｄｅｆ１、ｄｅｆ２、ｄｅｆ５に変換され、開口Ｆ値ＦＢで得られた像ズレ量ｙ７、ｙ８、ｙ９が、変換係数Ｋｄ４によりデフォーカス量ｄｅｆ７、ｄｅｆ８、ｄｅｆ９に変換されることを示している。
【０１５６】
像ズレ量ｙ１、ｙ７が絞り開放Ｆ値および開口Ｆ値ＦＢにおける真のデフォーカス量に対応しているので、像ズレ量ｙ１、ｙ７に対応したデフォーカス量ｄｅｆ１とｄｅｆ７とはほぼ同じ値となり、その他のデフォーカス量ｄｅｆ２、ｄｅｆ５、ｄｅｆ８、ｄｅｆ９は異なる値となる。
【０１５７】
一致したデフォーカス量ｄｅｆ１（≒ｄｅｆ７）を真のデフォーカス量として採用する。
【０１５８】
以上に説明したように、本発明においては、第１の開口Ｆ値（絞り開放Ｆ値）で偽合焦（相関量の落ち込みが３カ所以上）が発生した場合には、第１の開口Ｆ値（絞り開放Ｆ値）での複数の相関量の落ち込みに対応する複数の像ズレ量の間の差と、第１の開口Ｆ値とは異なる第２の開口Ｆ値の変換係数とに基づいて求めた複数のデフォーカス量と、第１の開口Ｆ値（絞り開放Ｆ値）での複数の相関量の落ち込みに対応する複数のデフォーカス量の間の差とを比較する。比較結果が一致しない場合は、第２の開口Ｆ値で実際に焦点検出画素データを読み出してデフォーカス量を算出するとともに、第１の開口Ｆ値で求めたデフォーカス量を真のデフォーカス量とするものである。
【０１５９】
比較結果が一致した場合には、さらに第１の開口Ｆ値（絞り開放Ｆ値）での複数の相関量の落ち込みに対応する複数の像ズレ量の差と、第２の開口Ｆ値とは異なる第３の開口Ｆ値の変換係数とに基づいて求めた複数のデフォーカス量と、第１の開口Ｆ値（絞り開放Ｆ値）での複数の相関量の落ち込みに対応する複数のデフォーカス量の差を比較していく。比較結果が一致しないようになるまで、開口Ｆ値の値を優先順位に従って変えていく。
【０１６０】
以上に説明したように、本発明においては、第１の開口Ｆ値（絞り開放Ｆ値）で偽合焦（相関量の落ち込みが３カ所以上）が発生した場合には、事前にデフォーカス量の一致が複数発生しないような絞り開口Ｆ値を決定する。決定した絞り開口Ｆ値でデフォーカス量を検出し、２つの異なる開口Ｆ値で求めたデフォーカス量の中で略一致したデフォーカス量に基づいて真のデフォーカス量を決定する。２つの開口Ｆ値でデフォーカス量を検出することにより、確実に真のデフォーカス量を決定することができるとともに、無駄に絞り開口Ｆ値を変えてデフォーカス量を検出する動作をなくすことができ、迅速な焦点検出動作を達成することができる。
【０１６１】
−−−変形例−−−
上述した本発明の実施形態においては、偽合焦の発生の検出に応じて異なる絞り開口Ｆ値におけるデフォーカス量検出を行っているが、異なる絞り開口Ｆ値におけるデフォーカス量検出の起動／禁止はこれ以外の要因であっても構わない。
【０１６２】
たとえば、カメラの使用者の指示に応じて異なる絞り開口Ｆ値におけるデフォーカス量検出を起動することにより、偽合焦の判定を使用者の経験に基づいて行うことができる。
【０１６３】
上述した本発明の実施形態においては、偽合焦の発生中に異なる絞り開口Ｆ値におけるデフォーカス量検出を行い、略一致するデフォーカス量に基づいて真のデフォーカス量を決定している。しかし、絞り開口径を変更することにより球面収差の影響で像面の位置が大きく変化する場合においては、２つの異なる絞り開口Ｆ値間の球面収差を考慮して、異なる絞り開口Ｆ値におけるデフォーカス量を比較判定する。具体的には第１の絞り開口Ｆ値の像面に対し、第２の絞り開口Ｆ値の像面がデフォーカス量Ｚだけずれている場合には、第１の絞り開口Ｆ値で検出したデフォーカス量と、第２の絞り開口Ｆ値で検出したデフォーカス量からデフォーカス量Ｚを差し引いたデフォーカス量とで略一致するデフォーカス量を抽出する。
【０１６４】
図４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、一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３０は、このような撮像素子２１２の部分拡大図であり、焦点検出画素３１１は、一対の光電変換部を備える。図３１に示す焦点検出画素３１１は、図７（ａ）、（ｂ）に示す焦点検出画素３１３と焦点検出画素３１４とのペアに相当した機能を果たす。焦点検出画素３１１は、図３１に示すようにマイクロレンズ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、光量をかせぐために色フィルターは配置されていない。その焦点検出画素３１１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ー（不図示）の分光感度特性とを総合した分光感度特性（図９参照）となる。つまり、図８に示す緑画素、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となり、そのその焦点検出画素３１１が高い分光感度を示す光波長領域は、緑画素、赤画素および青画素が高い分光感度を示す光波長領域を包括している。
【０１６５】
図３２は、図３１に示した焦点検出画素３１１の断面図である。光電変換部１３、１４の上に近接して遮光マスク３０が形成され、光電変換部１３、１４は、遮光マスク３０の開口部３０ｄを通過した光を受光する。遮光マスク３０の上には平坦化層３１が形成され、その上にＮＤフィルター３４が形成される。ＮＤフィルター３４の上には平坦化層３２が形成され、その上にマイクロレンズ１０が形成される。マイクロレンズ１０により開口部３０ｄに制限された光電変換部１３、１４の形状が前方に投影されて、一対の測距瞳が形成される。光電変換部１３、１４は半導体回路基板２９上に形成される。 
【０１６６】
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ーを備えた例を示したが、色フィルターの構成や配列はこれに限定されることはなく、補色フィルター（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。
【０１６７】
また、上述した実施形態における焦点検出画素では、遮光マスクの開口形状を矩形にした例を示したが、遮光マスクの開口形状はこれらに限定されず、他の形状であってもよい。例えば、半円形や楕円や多角形にすることも可能である。
【０１６８】
上述した一実施の形態では、マイクロレンズを用いた瞳分割方式による焦点検出動作を説明したが、本発明はこのような方式の焦点検出に限定されず、特開２００８−１５１５７号公報に開示された偏光素子による瞳分割型位相差検出方式の焦点検出装置にも適用可能である。
【０１６９】
上述した一実施の形態では、マイクロレンズを用いた瞳分割方式による焦点検出動作を説明したが、本発明はこのような方式の焦点検出に限定されず、再結像瞳分割方式の焦点検出にも適用可能である。図３３により、再結像瞳分割方式の焦点検出動作を説明する。図３３においては、交換レンズの光軸４９１、コンデンサレンズ４１０、４２０、絞りマスク４１１、４２１、絞り開口４１２、４１３、４２２、４２３、再結像レンズ４１４、４１５、４２４、４２５、焦点検出用のイメージセンサー（ＣＣＤ）４１６、４２６が示されている。
【０１７０】
また、焦点検出光束４３２、４３３、４４２、４４３、交換レンズの予定結像面の前方へ距離ｄ５の位置に設定された射出瞳４９０が示されている。ここで、距離ｄ５は、コンデンサレンズ４１０、４２０の焦点距離と、コンデンサレンズ４１０、４２０と絞り開口４１２、４１３、４２２、４２３との間の距離などに応じて決まる測距瞳距離である。コンデンサレンズ４１０、４２０により投影された絞り開口４１２、４２２の領域４９２は、測距瞳である。同様に、コンデンサレンズ４１０，４２０により投影された絞り開口４１３，４２３の領域４９３は、測距瞳である。コンデンサレンズ４１０、絞りマスク４１１、絞り開口４１２、４１３、再結像レンズ４１４、４１５およびイメージセンサー４１６が、一つの位置で焦点検出を行う再結像方式の瞳分割方位相差検出の焦点検出ユニットを構成する。
【０１７１】
図３３においては、光軸４９１上にある焦点検出ユニットと光軸外にある焦点検出ユニットとを模式的に例示している。複数の焦点検出ユニットを組み合わせることによって、画面上の３箇所の焦点検出位置において再結像方式の瞳分割位相差検出で焦点検出を行う焦点検出装置を実現することができる。
【０１７２】
コンデンサレンズ４１０を有する焦点検出ユニットは、交換レンズの予定結像面近傍に配置されたコンデンサレンズ４１０、その背後に配置されたイメージセンサー４１６、コンデンサレンズ４１０とイメージセンサー４１６との間に配置され、予定結像面近傍に結像された１次像をイメージセンサー４１６上に再結像する一対の再結像レンズ４１４、４１５、一対の再結像レンズの近傍（図３３では前面）に配置された一対の絞り開口４１２、４１３を有する絞りマスク４１１をさらに有する。
【０１７３】
イメージセンサー４１６は、複数の光電変換部が直線に沿って密に配置されたラインセンサーであり、光電変換部の配置方向は一対の測距瞳の分割方向（すなわち、絞り開口の並び方向）と一致させる。このイメージセンサー４１６からは、イメージセンサー４１６上に再結像された一対の像の強度分布に対応した情報が出力される。この情報に対して像ズレ検出演算処理（相関処理、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（再結像方式）による一対の像の像ズレ量が検出される。さらに、像ズレ量に所定の変換係数を乗ずることによって、予定結像面に対する現在の結像面の偏差（デフォーカス量）が算出される。
【０１７４】
イメージセンサー４１６は、再結像レンズ４１４、４１５により予定結像面上に投影されており、デフォーカス量（像ズレ量）の検出精度は、像ズレ量の検出ピッチ（再結像方式の場合は予定結像面上に投影された光電変換部の配列ピッチ）により決まる。
【０１７５】
コンデンサレンズ４１０は、絞りマスク４１１の絞り開口４１２、４１３を射出瞳４９０上に領域４９２、４９３として投影している。領域４９２、４９３は測距瞳である。すなわち、イメージセンサー４１６上に再結像される一対の像は射出瞳４９０上の一対の測距瞳４９２、４９３を通過する光束によって形成される。射出瞳４９０上の一対の測距瞳４９２、４９３を通過する光束４３２、４３３は焦点検出用光束である。
【０１７６】
このような再結像瞳分割方式においても、測距瞳４９２、４９３の大きさが図１２の測距瞳９３、９４の大きさと同等であれば、本発明を適用することができる。
【０１７７】
なお、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スチルカメラやフィルムスチ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スチルカメラ、フィルムスチルカメラ、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】
【０１７８】
９、１０  マイクロレンズ、１１、１３、１４  光電変換部、２９  半導体回路基板、３０  遮光マスク、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ  開口部、３１、３２  平坦化層、３４  ＮＤフィルター、３８  色フィルター、７１  撮影光束、７３、７４  焦点検出光束、９０  射出瞳、９１  交換レンズの光軸、９３、９４  測距瞳、９５  領域、１００  撮影画面、１０１、１０２、１０３  焦点検出エリア、１１０  撮像面、１１１  焦点検出画素、１１２  マイクロレンズ、１１３、１１４  光電変換部、１２０  測距瞳面、１２３、１２４  測距瞳、１２５  絞り面、１３３、１３４  測距瞳分布、１３５  重畳部、１４０  像面、２０１  デジタルスチルカメラ、２０２  交換レンズ、２０３  カメラボディ、２０４  マウント部、２０６  レンズ駆動制御装置、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、２１９  メモリカード、３１０  撮像画素、３１１、３１３、３１４  焦点検出画素、４１０、４２０  コンデンサレンズ、４１１、４２１  絞りマスク、４１２、４１３、４２２、４２３  絞り開口、４１４、４１５、４２４、４２５  再結像レンズ、４１６、４２６  イメージセンサー、４３２、４３３、４４２、４４３  焦点検出光束、４９０  射出瞳、４９１  交換レンズの光軸、４９２、４９３  測距瞳
【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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