(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を結像させる撮影光学系の少なくとも一部を駆動して、前記撮影光学系の光軸を変位させる光軸変位手段と、
前記光軸変位手段による前記光軸の変位の量と変位の方向を検出する変位検出手段と、
画素の一部に前記撮影光学系の射出瞳の一部を通過した光が入射するための開口を有する焦点検出用画素を複数有する焦点検出用画素群であって、前記開口の中心が画素の中心に対してそれぞれ第１の距離、第２の距離、第３の距離離れている３種類の画素である第１画素、第２画素、第３画素をそれぞれ複数有する焦点検出用画素群を備える撮像素子と、
前記変位検出手段による検出結果に応じて、前記３種類の画素から２種類の画素を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された２種類の画素の信号を用いて焦点検出を行う焦点検出手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記選択手段は、前記３種類の画素のうちで、前記開口を通過する光束の光量が所定量以上である画素の中から、互いの距離が最も離れた２種類の画素を選択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３】
前記選択手段は、前記３種類の画素のうちで、前記開口を通過する光束の光量の差が最も少ない２種類の画素を選択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】
前記撮像素子の焦点検出可能な領域を、前記変位検出手段の検出結果に応じて変更する変更手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影レンズの射出瞳の位置によらず、高速な焦点検出を可能とする撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラの焦点検出、調節方法で撮影レンズを通過した光束を用いる一般的な方式として、コントラスト検出方式と位相差検出方式とがある。一般に、コントラスト検出方式は、撮影レンズのフォーカス位置を微小量動かしながら評価値を求め、最大値となるフォーカス位置を合焦位置と判断するため、位相差検出方式に対して、高速化が難しい。一方、位相差検出方式は、撮影レンズの射出瞳の互いに異なる領域を通過した２つの光束を用いて焦点検出を行うため、フォーカス位置を動かすことなく焦点を検出することができ、高速化しやすいという特徴がある。しかしながら、位相差検出方式では、２つの光束の対称性が損なわれると、焦点検出の精度が著しく悪化する。
【０００３】
例えば、撮影レンズを通過した光束を受光する撮像素子上の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位相差検出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では、位相差検出に用いる２つの光束の対称性が損なわれる要因として、撮像素子のマイクロレンズと光電変換部の製造誤差を上げている。この製造誤差により、特に画面周辺で撮影レンズのレンズ枠によるケラレが大きくなり、２つの光束の光量差が大きくなることを課題としている。ここでは、撮像素子の製造誤差により、撮影レンズの射出瞳上で、焦点検出に用いる光束の位置がずれることに起因して、焦点検出精度が悪化する。
【０００４】
一方で、上述の焦点検出精度の悪化は、撮影レンズの射出瞳の位置が移動することでも起こり得る。射出瞳の位置が移動する撮影レンズとしては、例えば、撮影レンズの光学系を結像面に対してシフトもしくはチルト可能な撮影レンズや、防振を目的として、撮影レンズの光学系の一部をシフト可能な撮影レンズが挙げられる。このような撮影レンズの射出瞳の位置が移動する場合の焦点検出精度の悪化を防ぐために、特許文献２では、撮影レンズのシフト、チルト量に応じて、位相差検出方式とコントラスト検出方式を切り替えて用いるよう構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１１３１６２号公報
【特許文献２】特開２０１１−１２５０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献２に開示された技術では、撮影レンズの射出瞳の位置の移動量が大きい場合は、コントラスト検出方式の焦点調節を行うため、高速な焦点調節が実現できなくなってしまう。
【０００７】
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、撮影レンズの射出瞳の位置によらず、高速な焦点検出を可能とする撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係わる撮像装置は、被写体像を結像させる撮影光学系の少なくとも一部を駆動して、前記撮影光学系の光軸を変位させる光軸変位手段と、前記光軸変位手段による前記光軸の変位の量と変位の方向を検出する変位検出手段と、画素の一部に前記撮影光学系の射出瞳の一部を通過した光が入射するための開口を有する焦点検出用画素を複数有する焦点検出用画素群であって、前記開口の中心が画素の中心に対してそれぞれ第１の距離、第２の距離、第３の距離離れている３種類の画素である第１画素、第２画素、第３画素をそれぞれ複数有する焦点検出用画素群を備える撮像素子と、前記変位検出手段による検出結果に応じて、前記３種類の画素から２種類の画素を選択する選択手段と、前記選択手段により選択された２種類の画素の信号を用いて焦点検出を行う焦点検出手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、撮影レンズの射出瞳の位置によらず、高速な焦点調節を可能とする撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態のデジタルカメラのブロック図。
【図２】受光画素をレンズユニット１００側からみた平面図。
【図３】撮像素子の撮像用画素の構造を説明する図。
【図４】撮像素子の焦点検出用画素の構造を説明する図。
【図５】撮像素子の焦点検出領域の説明図。
【図６】焦点検出領域内の画素配置図。
【図７】撮像素子の焦点検出用画素の瞳受光領域の説明図。
【図８】焦点検出光束のケラレ状況と選択される焦点検出用画素群について説明する図。
【図９】撮像素子の周辺領域に位置する画素のケラレ状況について説明する図。
【図１０】本発明の一実施形態の焦点検出動作を示すフロー図。
【図１１】焦点検出可能領域の表示について説明する図。
【図１２】焦点検出に用いる画素群設定のサブルーチンを示すフロー図。
【図１３】撮像素子から焦点検出用の出力信号を得る構成の変形例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の撮像装置の一実施形態であるレンズ交換可能な一眼レフタイプのデジタルカメラについて、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態のデジタルカメラのブロック図である。本実施形態のデジタルカメラは交換レンズ式一眼レフカメラであり、レンズユニット１００とカメラ本体１２０とを有する。レンズユニット１００は図１の中央に点線で示されるマウントＭを介して、カメラ本体１２０と接続される。
【００１３】
レンズユニット１００は、第１レンズ群１０１、絞り兼用シャッタ１０２、第２レンズ群１０３、フォーカスレンズ群（以下、単に「フォーカスレンズ」という）１０４、及び、駆動／制御系を有する。このようにレンズユニット１００は、フォーカスレンズ１０４を含むと共に被写体の像を結像させる撮影レンズを有する。
【００１４】
第１レンズ群１０１は、レンズユニット１００の先端に配置され、光軸ＯＡに沿って進退可能に保持される。絞り兼用シャッタ１０２は、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行う他、静止画撮影時には露光秒時調節用シャッタとして機能する。絞り兼用シャッタ１０２及び第２レンズ群１０３は一体となって光軸ＯＡに沿って進退し、第１レンズ群１０１の進退動作との連動によりズーム機能を実現する。フォーカスレンズ１０４は、光軸方向の進退により焦点調節を行う。
【００１５】
駆動／制御系は、ズームアクチュエータ１１１、絞りシャッタアクチュエータ１１２、フォーカスアクチュエータ１１３、ズーム駆動回路１１４、絞りシャッタ駆動回路１１５、フォーカス駆動回路１１６を備える。さらに、レンズＭＰＵ１１７、レンズメモリ１１８、シフト／チルト／回転操作部材１４０、変位量検出部１４１、変位方向検出部１４２を有する。
【００１６】
ズームアクチュエータ１１１は、第１レンズ群１０１や第３レンズ群１０３を光軸ＯＡに沿って進退駆動し、ズーム操作を行なう。絞りシャッタアクチュエータ１１２は、絞り兼用シャッタ１０２の開口径を制御して撮影光量を調節すると共に、静止画撮影時の露光時間制御を行なう。
【００１７】
フォーカスアクチュエータ１１３で、フォーカスレンズ１０４を光軸ＯＡに沿って進退駆動して焦点調節を行なう。フォーカスアクチュエータ１１３は、フォーカスレンズ１０４の現在位置を検出する位置検出部としての機能が備わっている。
【００１８】
ズーム駆動回路１１４は、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。シャッタ駆動回路１１５は、絞りシャッタアクチュエータ１１２を駆動制御して絞り兼用シャッタ１０２の開口を制御する。フォーカス駆動回路１１６は、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ１１３を駆動制御し、フォーカスレンズ１０４を光軸ＯＡに沿って進退駆動して焦点調節を行なう。  
シフト／チルト／回転操作部材１４０は、レンズユニット１００のマウントＭに対して、光軸ＯＡを法線とする面内での１軸シフト移動、光軸ＯＡと直交した軸を中心とした回転移動（チルト）、光軸ＯＡを中心とした回転移動を、手動で行う操作部材である。シフト／チルト／回転操作部材１４０の操作により、レンズユニット１００の撮影光学系全体が、シフト／チルト／回転する。光軸ＯＡを中心とした回転移動は、光学性能には影響ないが、シフトやチルトを行う方向を変更するために行う。本実施形態では、シフト／チルト／回転移動を、手動で行う構成としているが、移動方法はこれに限らない。モーターなどのアクチュエータを用いて、移動を行ってもよい。シフト／チルト／回転操作部材１４０は、光軸変位手段である。
【００１９】
変位量検出部（変位検出手段）１４１は、シフト／チルト／回転操作部材１４０によるシフト、チルトによる変位量を検出する。シフト量として、ｘ軸方向の変位量を検出し、チルト量として、ｘ軸中心回転量を検出する。但し、検出される変位量のｘ軸は、光軸ＯＡを中心とした回転により、回転した座標系となる。後述の光軸ＯＡを中心とした回転角度も検出することにより、撮影光学系の絶対位置を把握することができる。検出した変位量は、レンズＭＰＵに伝達される。変位量検出部１４１は、変位量検出手段である。
【００２０】
変位方向検出部１４２は、シフト／チルト／回転操作部材１４０による光軸ＯＡを中心とした回転移動量を検出する。上述の通り、この位置情報によりシフトやチルトが行われる方向が認識でき、この変位方向の情報を、レンズＭＰＵに伝達する。
【００２１】
レンズＭＰＵ１１７は、撮影レンズに係る全ての演算、制御を行い、ズーム駆動回路１１４、絞りシャッタ駆動回路１１５、フォーカス駆動回路１１６、レンズメモリ１１８を制御する。また、レンズＭＰＵ１１７は、現在のレンズ位置を検出し、カメラＭＰＵ１２５からの要求に対してレンズ位置情報を通知する。このレンズ位置情報は、フォーカスレンズの光軸上位置、撮影光学系が移動していない状態の射出瞳の光軸上位置、直径、射出瞳の光束を制限するレンズ枠の光軸上位置、直径などの情報を含む。また、変位量検出部１４１と変位方向検出部１４２から得られるシフト、チルトそれぞれの変位量と変位の方向の情報に基づき、撮影光学系の射出瞳の光軸に沿う方向の位置と光軸に直交する平面内での移動量情報を算出する。この射出瞳情報を、カメラＭＰＵ１２５からの要求に対して通知する。レンズメモリ１１８には自動焦点調節に必要な光学情報を記憶する。  
カメラ本体１２０は、光学的ローパスフィルタ１２１、被写体像を電気信号に変換可能な撮像素子１２２、駆動／制御系を有する。  光学的ローパスフィルタ１２１と撮像素子１２２はレンズユニット１００からの光束によって被写体像を形成する撮像光学系として機能する。  第１レンズ群１０１、絞り兼用シャッタ１０２、第２レンズ群１０３、フォーカスレンズ群（以下、単に「フォーカスレンズ」という）１０４、光学的ローパスフィルタ１２１は、撮影光学系である。
【００２２】
光学的ローパスフィルタ１２１は、撮影画像の偽色やモアレを軽減する。撮像素子１２２はＣ−ＭＯＳセンサとその周辺回路で構成され、横方向ｍ画素、縦方向ｎ画素の受光ピクセル上に１つの光電変換素子が配置される。撮像素子１２２は、全画素独立出力が可能なように構成されている。また一部の画素が焦点検出用画素となっており、撮像面で位相差検出方式の焦点検出（撮像面位相差ＡＦ）が可能となっている。  
より具体的には、撮像素子１２２は、被写体の像を形成する撮影レンズの射出瞳の全域を通る光を各々が受光して被写体の像を生成する複数の撮像用画素を有する。また、撮像素子１２２は、各々が撮影レンズの射出瞳の一部の領域を通る光を受光する複数の焦点検出用画素を更に有する。例えば、撮像素子１２２は、２行×２列の画素のうちの一部を、対角に配置される一対のＧ画素は撮像用画素として残し、Ｒ画素とＢ画素を焦点検出用画素に置き換える。本実施形態では、撮像素子１２２上の焦点検出用画素の受光領域を少なくとも３つの受光領域に分割している。
【００２３】
駆動／制御系は、撮像素子駆動回路１２３、画像処理回路１２４、カメラＭＰＵ１２５、表示器１２６、操作スイッチ群１２７、メモリ１２８、撮像面位相差焦点検出部１２９、ＴＶＡＦ焦点検出部１３０を有する。  
撮像素子駆動回路１２３は、撮像素子１２２の動作を制御するとともに、取得した画像信号をＡ／Ｄ変換してカメラＭＰＵ１２５に送信する。画像処理回路１２４は、撮像素子１２２が取得した画像のγ変換、カラー補間、ＪＰＥＧ圧縮などを行う。  
カメラＭＰＵ（プロセッサ）１２５は、カメラ本体１２０に係る全ての演算、制御を行い、撮像素子駆動回路１２３、画像処理回路１２４、表示器１２６、操作ＳＷ群１２７、メモリ１２８、撮像面位相差焦点検出部１２９、ＴＶＡＦ焦点検出部１３０を制御する。カメラＭＰＵ１２５はマウントＭの信号線を介してレンズＭＰＵ１１７と接続され、レンズＭＰＵ１１７に対してレンズ位置の取得や所定の駆動量でのレンズ駆動要求を発行したり、レンズユニット１００に固有の光学情報を取得したりする。カメラＭＰＵ１２５には、カメラ動作を制御するプログラムを格納したＲＯＭ１２５ａ、変数を記憶するＲＡＭ１２５ｂ、諸パラメータを記憶するＥＥＰＲＯＭ１２５ｃが内蔵されている。  
更に、カメラＭＰＵ１２５は、ＲＯＭ１２５ａに格納したプログラムにより焦点検出処理を実行する。焦点検出処理は、瞳の異なる領域を通過した光束により形成される光学像を光電変換した対の像信号を用いて、公知の相関演算処理を実行する。また、カメラＭＰＵ１２５は、撮像面位相差ＡＦにおいて、焦点検出位置の像高が大きい時にケラレの影響が大きく信頼度が低下するため、その補正も行う。
【００２４】
表示器１２６はＬＣＤなどから構成され、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などを表示する。操作スイッチ群１２７は、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。本実施形態のメモリ１２８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。
【００２５】
撮像面位相差焦点検出部１２９は、撮像素子１２２に埋め込まれた焦点検出用画素の像信号により位相差検出方式ＡＦでの焦点検出処理を行う。より具体的には、撮像面位相差焦点検出部１２９は、撮像光学系の一対の瞳領域を通過する光束により焦点検出用画素に形成される一対の像のずれ量に基づいて撮像面位相差ＡＦを行う。撮像面位相差ＡＦの方法については、後に詳細に説明する。撮像面位相差焦点検出部１２９は、焦点検出手段である。
【００２６】
ＴＶＡＦ焦点検出部１３０は、画像処理回路１２４にて得られた画像情報のコントラスト成分によりコントラスト方式の焦点検出処理を行う。コントラスト方式の焦点検出処理は、フォーカスレンズ１０４を移動してコントラスト評価値がピークとなるフォーカスレンズ位置を検出する。このように、本実施形態は撮像面位相差ＡＦとＴＶＡＦを組み合わせており、状況に応じて、選択的に使用したり、組み合わせて使用したりすることができる。
【００２７】
次に、撮像素子１２２からなる焦点検出部の詳細について説明する。図２は、図１のデジタルカメラのブロック図における撮像素子１２２のうち被写体像が形成される受光画素をレンズユニット１００側からみた平面図である。４００は、撮像素子１２２上に横方向ｍ画素、縦方向ｎ画素で形成される画素全体からなる撮像範囲で、４０１は、そのうちの１つの画素部を示す。各画素部にはオンチップでベイヤー配列の原色カラーフィルタが形成され、２行×２列の４画素周期で並んでいる。図２においては煩雑さをなくすため、画素部としては左上側の１０画素×１０画素のみを表示し、その他の画素部は省略している。
【００２８】
図３と図４は、図２における画素部のうち撮像用画素と焦点検出用画素の構造を説明する図で、図３（ｂ）、図４（ｂ）は図１におけるレンズユニット１００と撮像素子１２２を図１中で上側からみた光学断面図である。ここでは、レンズユニット１００は、仮想的な１枚のレンズとして図示している。なお、説明に不要な部材については省略してある。本実施形態では、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。このベイヤー配列の間に、後述する構造の焦点検出用画素が配置される。
【００２９】
図３に撮像用画素の配置と構造を示す。図３（ａ）は２行×２列の撮像用画素の平面図である。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、２行×２列の構造が繰り返し配置される。図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である図３（ｂ）において、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（赤色）のカラーフィルタ、ＣＦＧはＧ（緑色）のカラーフィルタである。ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）は、ＣＭＯＳイメージセンサの光電変換素子を模式的に示したものである。ＣＬ（Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｌａｙｅｒ）は、ＣＭＯＳイメージ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。図３は、撮像素子１２２のうち中心付近の画素、すなわちレンズユニット１００の光軸ＯＡ上付近の画素構造を示す図である。
【００３０】
ここで、撮像用画素のオンチップマイクロレンズＭＬと光電変換素子ＰＤは、レンズユニット１００を通過した光束を可能な限り有効に取り込む様に構成されている。換言すると、レンズユニット１００の射出瞳（Ｅｘｉｔ  Ｐｕｐｉｌ）４１１と光電変換素子ＰＤは、マイクロレンズＭＬにより共役関係にあり、かつ光電変換素子の有効面積は大面積に設計される。図３（ｂ）における光束４１０はその様子を示し、射出瞳４１１の全領域が光電変換素子ＰＤに取り込まれている。図３（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（青色）画素も同一の構造となっている。また、マイクロレンズＭＬまわりの部材は、説明を理解し易くするために拡大して表示されているが、実際はミクロンオーダーの形状である。
【００３１】
図４は、レンズユニット１００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。ここで水平方向とは、図１のｘ軸方向、図２で示す撮像素子１２２の長手方向を示す。図４（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。記録又は観賞のための画像信号を得る場合、Ｇ画素で輝度情報の主成分を取得する。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知されやすい。一方で、Ｒ画素又はＢ画素は、色情報（色差情報）を取得する画素であるが、人間の視覚特性は色情報には鈍感であり、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は認識され難い。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画素とＢ画素を焦点検出用画素に置き換える。この焦点検出用画素を図４（ａ）においてＳＨＡ及びＳＨＢと示す。
【００３２】
図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面図を図４（ｂ）に示す。マイクロレンズＭＬと、光電変換素子ＰＤは図３（ｂ）に示した撮像用画素と同一構造である。そして、撮像素子１２２のうち中心付近の画素、すなわちレンズユニット１００の光軸ＯＡ上付近の画素構造を示す図である。本実施形態では、焦点検出用画素の信号は画像生成には用いないため、色分離用カラーフィルタの代わりに透明膜ＣＦＷ（白色）が配置される。また、撮像素子で射出瞳４１１を分割するため、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心している。具体的には、画素ＳＨＡの開口部ＯＰＨＡはマイクロレンズＭＬの中心線に対して右側に４２１ＨＡだけ偏心しているため、レンズ３１１の光軸ＯＡを挟んで左側の射出瞳領域４２２ＨＡを通過した光束４２０ＨＡを受光する。同様に、画素ＳＨＢの開口部ＯＰＨＢはマイクロレンズＭＬの中心線に対して左側に４２１ＨＢだけ偏心しているため、レンズユニット１００の光軸ＯＡを挟んで右側の射出瞳領域４２２ＨＢを通過した光束４２０ＨＢを受光する。そして、図から明らかな様に、偏心量４２１ＨＡは偏心量４２１ＨＢに等しい。この様に、マイクロレンズＭＬと開口部ＯＰの偏心によりレンズユニット１００の異なる瞳領域を通過する光束４２０を取り出すことが可能となっている。
【００３３】
以上の様な構成で、画素ＳＨＡを水平方向に複数配列し、これらの画素群で取得した被写体像をＡ像とする。また、画素ＳＨＢも水平方向に複数配列し、これらの画素群で取得した被写体像をＢ像とする。そして、Ａ像とＢ像の相対位置を検出することで、被写体像のピントずれ量（デフォーカス量）が検出できる。従って、撮像素子１２２は焦点検出手段としての機能を備えることとなる。本実施形態では、画素ＳＨＡ、画素ＳＨＢを、それぞれ異なる射出瞳領域を通過した光束を受光する３つ以上の画素群の中から選択し、焦点検出を行う。詳細は、後述する。
【００３４】
なお、図４は撮像素子１２２の中央付近の焦点検出用画素についての説明であるが、中央以外では、マイクロレンズＭＬと配線層ＣＬの開口部ＯＰＨＡ、ＯＰＨＢを図４（ｂ）とは異なる状態で偏心させることにより射出瞳４１１を分割することができる。具体的には、開口部ＯＰＨＡの方を例にとって説明すると、開口部ＯＰＨＡの中心と射出瞳領域中心を結ぶ線上に略球状のマイクロレンズＭＬの球芯を合わせるよう偏心させる。これにより、撮像素子１２２の周辺部においても、図４で示した中央付近の焦点検出用画素とほぼ同等の瞳分割を行うことができる。
【００３５】
ところで、上記画素ＳＨＡ、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であるが、縦方向に輝度分布を有する横線は焦点検出不能である。横線を検出するためには、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るよう構成すればよい。本実施形態では、縦横両方向に焦点検出用の画素構造を備える構成としている。また、上記焦点検出用画素は本来の色情報を有さないため、撮影画像形成にあたっては周辺部の画素信号から補間演算することによって信号を作成する。従って、撮像素子１２２に焦点検出用画素を連続的に並べるのではなく離散的に並べる。これにより、撮影画像の画質を低減させることもない。
【００３６】
以上図２、図３、図４で説明した様に、撮像素子１２２は撮像のみの機能だけではなく焦点検出手段としての機能も有している。また、焦点検出方法としては、射出瞳４１１を分割した光束を受光する焦点検出用画素を備えているため、位相差検出方式ＡＦを行うことが可能である。
【００３７】
一般に、図４のように、撮影光学系の射出瞳の一部を通過する光束を用いて、焦点検出を行う場合、射出瞳の位置が移動すると、焦点検出に用いる光束が遮られる、いわゆるケラレが発生し、焦点検出精度が悪化したり、焦点検出が不可能となったりする。そこで、本実施形態の撮像装置では、撮影光学系のシフト、チルトにより射出瞳の位置が移動した場合でも、焦点検出可能とするために、撮像素子１２２が、複数種類の射出瞳位置を通過する光束を受光する画素を備えている。
【００３８】
以下に、図５、図６、図７を用いて、本実施形態の撮像装置が有する撮像素子上の複数種類の画素について説明する。
【００３９】
図５は、撮像素子上の焦点検出領域説明図、図６は、焦点検出領域内の画素配置図、図７は、撮像素子１２２の焦点検出用画素の瞳受光領域説明図である。
【００４０】
まず、撮像素子１２２上の略中央のｐ１に位置する被写体に対してレンズユニット１００の焦点調節を指示された場合について説明する。
【００４１】
カメラ本体１２０において、図５に示すように、撮像素子１２２上の略中央のｐ１に位置する被写体に対してレンズユニット１００の焦点調節を指示された場合、カメラＭＰＵ１２５は、座標ｐ１を中心に所定領域を焦点検出領域Ａｒｅａ１として設定する。また焦点検出領域Ａｒｅａ１の大きさは、被写体の遠近競合が発生しない程度の大きさに設定される。
【００４２】
図６は、焦点検出領域内の一部の画素配置図である。図中で矩形に区切られた領域が１画素を示しており、１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、レンズユニット１００の全瞳領域を通過した光を受光するように構成されている。
【００４３】
カラーフィルタの配列がベイヤ配列の場合、１絵素は「Ｒ」「Ｂ」の画素と２つの「Ｇ」の画素から構成される。しかし、本実施形態の撮像装置を構成するイメージセンサは「Ｒ」あるいは「Ｂ」であるべき画素の一部に、レンズユニット１００の一部の瞳領域を受光する焦点検出用画素が割り当てられている。焦点検出用画素において、斜線部は遮光されており、斜線部ではない領域が受光部を示している。
【００４４】
図中、Ｐａ１、Ｐｂ１、Ｐａ２、Ｐｂ２、Ｐａ３、Ｐｂ３、Ｐａ４、Ｐｂ４、Ｐａ５、Ｐｂ５はレンズユニット１００の焦点状態を検出するための画素である。そして、図４で説明した開口部ＯＰのマイクロレンズＭＬに対する偏心量が図中ｘ方向に異なる画素として、Ｐａ１、Ｐａ２、Ｐａ３、Ｐａ４、Ｐａ５が４画素ごとにｙ方向に配されている。また、図４で説明した開口部ＯＰのマイクロレンズＭＬに対する偏心量が図中ｙ方向に異なる画素として、Ｐｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３、Ｐｂ４、Ｐｂ５が４画素ごとにｙ方向に配されている。Ｐａ１、Ｐｂ１、Ｐａ２、Ｐｂ２、Ｐａ３、Ｐｂ３、Ｐａ４、Ｐｂ４、Ｐａ５、Ｐｂ５は、４列ごとに周期的に配置されている。本実施形態の撮像素子１２２の一部に配設される焦点検出用の画素は、ｘ方向（光軸直交方向）、ｙ方向（光軸直交方向）共に、画素内における開口中心位置が異なる５種類が設定されている。そして、画素内における同一の開口中心位置を有する焦点検出用画素が、第１の相関方向である図中ｘ方向に４画素周期で周期的に配列され横（ｘ）方向の焦点検出視野を形成している。同様に、画素内における同一の開口中心位置を有する焦点検出用画素が、第２の相関方向である図中ｙ方向に２０画素周期で周期的に配列され縦（ｙ）方向の焦点検出視野を形成している。
【００４５】
ここで、少なくとも３つの受光領域に分割されている焦点検出用画素の配列方法については、図６の方法に限らない。図６では、同じ開口偏心量の画素が同じ行に配置されるように構成した。これにより、撮像素子１２２の信号を読み出す際に、どの行を読み出すか選択することにより、焦点検出に用いる、目的の開口偏心量の画素を効率的に読み出すことができる。
【００４６】
一方で、画素開口の偏心量や偏心方向の異なる画素の配置の方法は、焦点検出に用いる２つの異なる画素開口の偏心量を有する画素群が、撮像素子上で、できる限り近くに配置されていることが望ましい。これにより、２つの画素群の出力信号の形状の同一性を高めることができる。そのため、図６では、画素開口がｘ方向に偏心した画素とｙ方向に偏心した画素を斜め方向に隣接して配置したが、画素開口の偏心方向が等しく、使用する確率の高い対の開口偏心量の画素を、斜め方向に隣接した画素に配置してもよい。一般に、撮像素子上の全画素に対して、焦点検出用の画素を増やすと、焦点検出精度の向上が望めるが、画質への悪影響が増える。そのため、高画質と焦点検出の高精度を両立する割合で、焦点検出用画素を配置すればよい。
【００４７】
図７は、撮像素子１２２の略中央に位置する焦点検出用画素のレンズユニット１００の射出瞳上での受光領域の説明図で、黒く示したレンズユニット１００の射出瞳に対して、白い領域が焦点検出用画素の受光領域を示している。レンズユニット１００の射出瞳は、口径蝕が発生していないため円形状である。また図７では、撮像素子１２２の光電変換部ＰＤとマイクロレンズＭＬとの製造上の位置ズレが生じていない例を示している。
【００４８】
図７（ａ）では、撮像素子１２２上の焦点検出用画素の射出瞳上での受光領域（分割瞳領域）を、第１の受光領域４２２−１として示している。第１の受光領域４２２−１は、図６のＰａ１と対応している。焦点検出用画素の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ため、焦点検出用画素の光電変換部の受光可能な領域の中心は、レンズユニット１００の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してｘ１偏位している。
【００４９】
図７（ｂ）では、撮像素子１２２上の焦点検出用画素の射出瞳上での受光領域を、第２の受光領域４２２−２として示している。第２の受光領域４２２−２は、図６のＰａ２と対応している。焦点検出用画素の開口の中心は画素の中心に対して−ｘ方向に小さく偏位しているため、焦点検出用画素の光電変換部の受光可能な領域の中心は、レンズユニット１００の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してｘ２偏位している。
【００５０】
図７（ｃ）では、撮像素子１２２上の焦点検出用画素の射出瞳上での受光領域を、第３の受光領域４２２−３として示している。第３の受光領域４２２−３は、図６のＰａ３と対応している。焦点検出用画素の開口の中心は画素の中心に対して偏位していないため、焦点検出用画素の光電変換部の受光可能な領域の中心は、レンズユニット１００の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）と重なっている。すなわち、図中のｘ３は、０となる。
【００５１】
図７（ｄ）では、撮像素子１２２上の焦点検出用画素の射出瞳上での受光領域を、第４の受光領域４２２−４として示している。第４の受光領域４２２−４は、図６のＰａ４と対応している。焦点検出用画素の開口の中心は画素の中心に対して＋ｘ方向に小さく偏位しているため、焦点検出用画素の光電変換部の受光可能な領域の中心は、レンズユニット１００の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してｘ４偏位している。
【００５２】
図７（ｅ）では、撮像素子１２２上の焦点検出用画素の射出瞳上での受光領域を、第５の受光領域４２２−５として示している。第５の受光領域４２２−５は、図６のＰａ５と対応している。焦点検出用画素の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ため、焦点検出用画素の光電変換部の受光可能な領域の中心は、レンズユニット１００の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してｘ５偏位している。
【００５３】
ここまで説明した図７（ａ）から図７（ｅ）で示された偏位量はｘ１＞ｘ２＞ｘ３＝０＞ｘ４＞ｘ５となる。これらの５つの画素群が、図６の焦点検出領域Ａｒｅａ１の中に配置された焦点検出用画素を、均等な割合で構成している。
【００５４】
本実施形態の撮像素子１２２は、焦点検出演算を行う対の画素群として、射出瞳上での受光領域が異なる５つの領域（４２２−１〜４２２−５）から、２つ選択し、その光電変換部より得られる信号を用いて焦点検出を行う。位相差検出方式の焦点検出では、射出瞳上での受光領域の重心間隔によって、デフォーカス量に対応する位相差検出結果が異なる。本実施形態では、選択する画素群によって、デフォーカス量に対応する位相差検出結果の敏感度を切り替えることによって、どの画素群を選択しても、焦点検出を行うことができる。
【００５５】
カメラＭＰＵ１２５は、各焦点検出用画素群の焦点検出光束のレンズユニット１００のレンズ枠によるケラレ状況を判定して、焦点検出演算を行う画素群を選択する。ここで、焦点検出光束のケラレ状況は、撮像素子１２２の一部を構成する焦点検出画素の受光角度分布とレンズユニット１００のレンズ枠情報から算出される。
【００５６】
図８は、焦点検出光束のケラレ状況と、選択される焦点検出用画素群について説明する図である。
【００５７】
図８（ａ）は、図７と同様に、撮像素子１２２上の焦点検出用画素の受光領域を、射出瞳上に表した図で、射出瞳上に、図７に示した第１〜第５の領域（４２２−１〜４２２−５）が示されている。図８では、焦点検出用画素の受光領域は、射出瞳上で隣接して描かれているが、配置方法はこれに限らない。互いに重なるように配置してもよいし、互いに重ならないように配置してもよい。これは、焦点検出用画素の受光領域を決める開口の位置の設定を変えることにより実現することができる。図８では、焦点検出用画素の受光領域を、画素の開口の射出瞳上への逆投影像として、矩形状に示している。そのため、焦点検出用画素が、受光する光束は、射出瞳領域と受光領域の共通部分となる。
【００５８】
図８（ａ）の状況では、焦点検出が可能な受光領域として、全ての領域が選択される。受光領域の選択方法については、後述する。
【００５９】
図８（ｂ）は、シフト／チルト／回転操作部材１４０の操作により、レンズユニット１００内の撮影光学系がマウントＭに対して、移動したことにより射出瞳の位置がｘ方向に移動している様子を示している。移動後の射出瞳は実線で、移動前の射出瞳は破線で示されている。
【００６０】
射出瞳の移動によらず、焦点検出用画素の受光領域は、変わらないので、より−ｘ方向に存在した領域、言い換えると第５の領域（４２２−５）側ほど、大きくケラレが発生し、射出瞳上の受光領域は小さくなっている。一方で、第１の領域（４２２−１）は、射出瞳位置の移動に伴い、射出瞳上の受光領域は大きくなり、受光量が増える。このように、射出瞳の位置によって、焦点検出用画素群のケラレの状況は異なる。一般に、焦点検出に用いる画素群の光量が少ない場合、出力信号に光量補正などを行うが、補正に伴いノイズも増長されるため、光量が少なければ少ないほど、焦点検出精度が悪化する。本実施形態では、レンズＭＰＵから得られるレンズ情報を用いて、各画素群のケラレ状況を算出し、光量が少ないものを除いた画素群から、焦点検出に用いる画素群を決定する。
【００６１】
図７、図８で説明している射出瞳上の受光領域は、焦点検出領域が撮像素子上の中心近傍であるため、各画素群のケラレ状況は、各画素群の受光領域とレンズの射出瞳の位置、直径で算出することができる。一方、焦点検出領域が撮像素子上の周辺領域の場合、各画素群のケラレ状況は、各画素群の受光領域とレンズの射出瞳の位置、直径に加えて、レンズ枠の位置、直径を用いて算出することができる。周辺領域のケラレ状況については、後程説明する。
【００６２】
このように、射出瞳、レンズ枠の情報を用いて算出される各画素群のケラレ状況に応じて、焦点検出が可能な画素群を決定するが、画素群の選択方法については、後述する。
【００６３】
図８（ｂ）では、受光領域として面積が所定値以上確保できている第１から第４の領域（４２２−１〜４２２−４）を、焦点検出に用いることができる画素群とする。焦点検出に用いることが可能な４つの画素群の信号から、どういった組み合わせで対の画素群を用いて焦点検出を行うかは、後述する。
【００６４】
図８（ｃ）は、図８（ｂ）よりも射出瞳の位置がｘ方向に大きく移動している様子を示している。図８（ｃ）では、受光領域として面積が所定値以上確保できている第１から第３の領域（４２２−１〜４２２−３）が、焦点検出に用いることができる画素群となる。
【００６５】
図８（ｄ）は、射出瞳の位置がｘ方向だけでなく、ｙ方向に大きく移動している様子を示している。射出瞳がｙ方向に移動したために、焦点検出用画素の受光領域が一部ｙ方向に不足しているが、第１から第４の領域（４２２−１〜４２２−４）は、受光領域として面積が所定値以上確保できている。そのため、第１から第４の領域（４２２−１〜４２２−４）から、焦点検出に用いる画素群を選択する。
【００６６】
図８からわかるように射出瞳位置のｘ方向の移動が大きくなればなるほど、焦点検出が可能な画素群は減少する。射出瞳位置が＋ｘ方向に移動する場合、最低でも第１の受光領域４２２−１、第２の受光領域４２２−２が焦点検出可能である必要がある。言い換えると、射出瞳位置の移動量によって、焦点検出可能な焦点検出領域が設定される。カメラＭＰＵ１２５は、射出瞳位置の移動量に応じて、表示器１２６に、焦点検出可能な全領域を表示する。これにより、撮影者は、焦点検出領域の設定を容易にすることができる。
【００６７】
図８では、（ａ）から（ｃ）へと射出瞳位置のｘ軸方向変位量が増えるに従って、焦点検出可能な受光領域が変化する。例えば、対の画素群は、図８（ａ）では、第２の受光領域４２２−２と第４の受光領域４２２−４の画素群、図８（ｂ）では、第１の受光領域４２２−１と第３の受光領域４２２−３の画素群が射出瞳位置に応じて切り替えられる。つまり、本実施形態では、焦点検出可能な画素のうちで最も受光する瞳領域の距離が離れた対の画素を選択する。これにより、焦点検出の基線長が長くなり、焦点検出の精度が向上する。あるいは、焦点検出可能な画素のうちで、通過する光束の光量の差が最も少ない対の画素を選択してもよい。これにより、位相差を検出するための２像の波形の形状差が少なくなり、焦点検出精度が向上する。
【００６８】
図９を用いて、周辺領域のケラレ状況について説明する。図９（ａ）は、図５の座標ｐ１に対して、ｘ方向に像高のある位置に配置された画素のケラレ状況を示す図である。図８と同様に、射出瞳上の第１〜第５の領域（４２２−１〜４２２−５）に対して、レンズの前枠４１２、レンズの後枠４１３によって、受光領域が制限されている。ここで、図８で示したように、レンズユニット１００内の撮影光学系がマウントＭに対して、ｘ方向に移動した場合、射出瞳上の第１〜第５の領域（４２２−１〜４２２−５）に対して、レンズの前枠４１２、レンズの後枠４１３が共にｘ方向に移動する。また、ｘ方向に、より像高の高い位置の画素のケラレ状況は、レンズ前枠４１２が図中＋ｘ方向に、レンズ後枠４１３が−ｘ方向に移動する。
【００６９】
周辺領域では、中央領域に比べて、撮影光学系（射出瞳、レンズ枠）の位置ずれがない場合において、撮影光学系により遮られる光量が大きい、すなわち、受光領域の制限が大きい。そのため、周辺領域では、焦点検出に使用可能な受光領域の数が少なく、撮影光学系が大きく移動すると焦点検出に使用可能な受光領域の数が２個未満となり焦点検出が不可能となる。
【００７０】
例えば、図９（ｂ）は、図８（ｃ）で説明した撮影光学系の移動が発生した場合の周辺領域のケラレ状況を示している。図からわかるとおり第２の領域（４２２−２）は、受光領域として面積が確保できておらず、焦点検出に用いることができる画素群は、第１の領域（４２２−１）のみである。この場合は、焦点検出を行うことができない。
【００７１】
このように、撮像素子１２２上の焦点検出領域の位置の像高が大きくなるにつれ、焦点検出を行うために許容できる撮影光学系の移動量は制限される。そのため、本実施形態では、撮影光学系の移動量に応じて、焦点検出可能範囲の設定を行う。詳細は、後述する。  次に、カメラ本体１２０における実際の動作について説明する。図１０は、撮像面位相差焦点検出部１２９に格納された実際の焦点検出動作を示すフローチャートである。なお、本フローチャートは、撮像素子１２２による位相差検出方式の焦点検出を行う電子ファインダ、もしくは動画撮影時の動作となっている。つまり、電子ファインダのための表示や、動画記録を行いつつ、焦点検出動作が並行して行われている。
【００７２】
まず、Ｓ１では、カメラＭＰＵ１２５が、レンズユニット１００の上述した射出瞳情報、レンズ枠情報やフォーカスレンズ位置などの各種レンズ情報をレンズＭＰＵ１１７から取得する。
【００７３】
Ｓ２では、レンズユニット１００から得た各種レンズ情報を用いて、焦点検出が可能な領域を算出する。これは、図８、図９で説明した通り、レンズ情報に含まれる射出瞳の変位方向、変位量、位置、直径の情報と焦点検出画素の瞳分割方向、受光領域の情報を用いて、所定量以上の光量が得られる画素群が２つ以上あるか否かで決定する。算出された焦点検出可能領域は、表示器１２６に表示する。
【００７４】
図１１を用いて、焦点検出可能領域の表示について説明する。上述した通り、撮像素子上の周辺領域の焦点検出の可否は、撮影光学系（射出瞳、レンズ枠）の移動量と焦点検出を行う撮像素子上の位置によって決まる。そのため、ステップＳ２で得た撮影光学系の移動量情報を用いて、焦点検出が可能な撮像素子上の領域を算出する。焦点検出可能領域５００、５０１、５０２は、算出された焦点検出が可能な撮像素子１２２上の領域の例を示したものである。撮影光学系の移動量が小さい場合には、比較的広い領域で焦点検出が可能であるため、焦点検出可能領域５０２を表示器１２６に表示する。また、撮影光学系の移動量が大きくなるにつれて、焦点検出可能領域５０１、焦点検出可能領域５００のように焦点検出可能領域を狭くして、表示を行う。
【００７５】
Ｓ３では、撮影者による焦点検出領域の設定がなされる。撮影者により１点ないし複数点の焦点検出領域が設定されたり、自動的にカメラＭＰＵ１２５が、焦点検出領域を選択するモードを設定したりする。既に焦点検出領域が設定されている場合には、継続してその設定を使用する。
【００７６】
Ｓ４では、操作スイッチ群１２７の操作により焦点検出開始指示ボタンがＯＮされたかを検知し、ＯＮされた場合にはＳ５へ進む。ここでは、焦点検出開始ボタンによる判別をしているが、電子ファインダ表示や動画記録に移行したことをトリガーに、焦点検出を開始してもよい。Ｓ４で、焦点検出開始の指示が検知されない場合には、Ｓ１に戻る。これにより、撮影者がシフト／チルト／回転操作部材１４０により、撮影光学系の移動を行った場合にも、随時焦点検出可能領域を更新することができる。
【００７７】
Ｓ５では、焦点検出に用いる画素群を設定するサブルーチン処理を行う。設定方法については、後述する。
【００７８】
Ｓ６では、逐次読み出されている画像信号から画像処理回路１２４は、対の焦点検出用信号を生成する。そして、その焦点検出用信号を撮像面位相差焦点検出部１２９へ送り、Ｓ７へ進む。撮像面位相差焦点検出部１２９では、ケラレの影響を低減する光量補正、いわゆるケラレ補正などを行う。
【００７９】
Ｓ７では、撮像面位相差焦点検出部１２９にて公知の相関演算などを用いて対の焦点検出用信号のずれ量を算出し、デフォーカス量に換算する。Ｓ８では、Ｓ７で算出した焦点検出結果に基づき、フォーカスレンズ１０４のレンズ駆動量を算出する。
【００８０】
Ｓ９では、カメラＭＰＵ１２５は、レンズＭＰＵに対して、レンズ駆動量を送り、フォーカスレンズを駆動することでレンズユニット１００の焦点調節を行う。
【００８１】
以上が、本実施形態のカメラ本体１２０の焦点検出動作となる。
【００８２】
次に、図１０のステップＳ５で行う焦点検出に用いる画素群設定のサブルーチンについて説明する。図１２は、焦点検出に用いる画素群設定のサブルーチンを示すフロー図である。
【００８３】
ステップＳ５１では、以後に行う光量の判定を行う画素群の設定を行う。図８の例で説明すると、第１の受光領域４２２−１を設定する。
【００８４】
次に、ステップＳ５２で、設定した画素群の光量は所定量以上か否かを判定する。これは、図８で説明した射出瞳領域の共通領域の面積もしくは、射出瞳上の全光束の領域に対する射出瞳領域の共通領域の割合が、所定値に対して大きいか小さいかを比較することにより判定することができる。受光量が少ない画素群を焦点検出に用いないようにすることにより、画素群から得られる出力信号のゲインを不要に大きくする必要がなく、ノイズの少ない信号を用いた焦点検出を行うことができる。
【００８５】
ステップＳ５２で、光量が所定量以上であると判定された場合、ステップＳ５３に進み、判定した画素群を光量十分な画素群として設定する。一方、光量が所定量以上でないと判定された場合、ステップＳ５４に進み、判定した画素群を光量不十分な画素群として設定する。ステップＳ５３，Ｓ５４の処理を終えると、ステップＳ５５に進み、全ての画素群の判定を終えたか否かを判定する。図８の例で説明すると、ここで第１の受光領域４２２−１の光量の判定を終えたため、残りに第２〜第５の受光領域（４２２−２〜４２２−５）の光量の判定を順次行う。
【００８６】
全ての受光領域の判定を終えると、ステップＳ５６に進み、光量十分と判定された画素群の中から、焦点検出に用いる対の画素群を設定する。デフォーカス量に対応する位相差検出結果の敏感度が大きくなるように、射出瞳上で受光領域中心が最も離れた対の画素群を設定する。例えば、図８（ｂ）において、第１から第４の受光領域が光量十分であった場合、第１の受光領域４２２−１と第４の受光領域４２２−４の画素群を設定する。このように設定することにより、単位デフォーカス量に対する対の画素群から得られる出力信号の位相差が大きくなり、高精度な焦点検出を行うことができる。
【００８７】
但し、対の画素群の設定方法は、これに限らない。対の画素群の受光量の光量差が小さくなることを優先することも考えらえる。例えば、図８（ｂ）において、第１から第４の受光領域が光量十分であった場合、第１の受光領域４２２−１と第３の受光領域４２２−３を選択する。このような方法によれば、対の光学像の光量差を、極力小さく保ち、光量補正時の補正誤差を小さくすることができ、高精度な焦点検出が可能となる。
【００８８】
また、画素群の全ての対の組み合わせを設定する方法が考えられる。ステップＳ７のデフォーカス量算出時に、複数対の焦点検出結果から最終的な結果を得る方法が考えられる。複数のデフォーカス量を算出することができるため、高精度な焦点検出結果を得られる。
【００８９】
以上のように、撮影レンズの射出瞳の位置に応じて、焦点検出に使用する画素群を切り替えることにより、撮影レンズの射出瞳の位置によらず、高速な焦点調節を行うことを可能にした撮像装置を提供することができる。
【００９０】
本実施形態では、ｘ方向に射出瞳を分割した受光領域を設定した場合を説明したが、適用範囲はこれに限らない。図６に示した焦点検出用画素Ｐｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３、Ｐｂ４、Ｐｂ５を用いて、ｙ方向に射出瞳を分割した受光領域を設定した場合も同様に適用できる。ｙ方向に射出瞳を分割する場合には、射出瞳の移動方向として、ｙ方向に移動した場合に、ケラレ状況が変わり、受光領域が制限を受けやすい。このように、射出瞳の移動方向に応じて、ｘ方向、ｙ方向に瞳分割した焦点検出用画素の切り替えを行うことにより、いずれの方向のコントラストにも対応して高精度な焦点検出を行うことができる。
【００９１】
また、本実施形態では、撮像素子上に、画像生成に用いる画素とは別に焦点検出用の画素を配置し、射出瞳の一部の領域を通過する光束を受光する焦点検出用画素の出力信号を用いて、焦点検出を実現していた。しかしながら、撮像素子から焦点検出用の出力信号を用いる方法は、これに限らない。
【００９２】
図１３を用いて、撮像素子から焦点検出用の出力信号を得る構成の変形例を説明する。図１３は、図６と同様に、焦点検出領域内の一部の画素配置図である。図中で矩形に区切られた領域が１画素を示しており、１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。また、図６と同様に、１画素に対して、１つのマイクロレンズが配置されている。また、図１３では、図中の５行８列目の「Ｇ」画素を拡大した様子を示している。変形例の撮像素子では、１画素内に、複数の光電変換部を持つ。図１３の例では、５×５の光電変換部を持つ。各々の光電変換部に行列番号を付し、Ａ（１，１）、Ａ（１，２）・・・・、Ａ（５，５）と示す。図１３では、特定の「Ｇ」画素の説明を行ったが、カラーフィルタの色によらず他の画素も、同様に５×５に分割されている。このような構成の撮像素子を持つ撮像装置は、特開２００７−４４７１号公報などにも開示されている。
【００９３】
上述の構成の撮像素子においては、各光電変換部は、射出瞳上の異なる領域を通過した光束を受光することができる。そのため、図６のＰａ１（第１の受光領域４２２−１）と同等の出力を図１２の撮像素子で得る場合には、光電変換部Ａ（１，１）、Ａ（２，１）、Ａ（３，１）、Ａ（４，１）、Ａ（５，１）の出力の和を算出すればよい。また、Ｐａ５（第５の受光領域４２２−５）と同等の出力を図１２の撮像素子で得る場合には、光電変換部Ａ（１，５）、Ａ（２，５）、Ａ（３，５）、Ａ（４，５）、Ａ（５，５）の出力の和を算出すればよい。また、記録画像用の画素出力を得る場合には、５×５の全ての光電変換部の出力の和を算出すればよい。
【００９４】
このように、本変形例の撮像素子によれば、１つの画素から複数の受光領域に対応した出力を得ることができる。このような画素を焦点検出領域内に配することにより、上述の実施形態のような離散的な焦点検出用画素の配置ではなく、より高密度に焦点検出用画素を配置することができ、高精度な焦点検出を実現することができる。
【００９５】
同様に、図６のＰｂ１と同等の出力を図１２の撮像素子で得る場合には、光電変換部Ａ（１，１）、Ａ（１，２）、Ａ（１，３）、Ａ（１，４）、Ａ（１，５）の出力の和を算出すればよい。このように、１つの画素内の出力の和を算出する光電変換部の組み合わせを変更することにより、撮影画面の縦横方向のいずれかに、輝度分布を有した被写体に対して焦点検出を行うことができる。その際に、縦横両方向に対応した焦点検出用の画素を、それぞれ設ける必要がなく、全ての画素から画像生成用の出力、縦方向焦点検出用の出力、横方向焦点検出用の出力を得ることができるため、高画質かつ高精度な焦点検出を両立することができる。
【００９６】
また、本実施形態では、シフト／チルト／回転操作部材１４０による撮影光学系全体の移動による射出瞳の位置移動について、説明したが、射出瞳の移動の要因はこれに限らない。例えば、手ぶれ防止のための防振用の手ぶれ補正光学系が撮影光学系の一部にある場合も、本発明を適用することで、高精度に焦点検出を行うことができる。
【００９７】
手ぶれとは、シャッターを押す時に身体が動いてしまい、それによって生じた画像のぶれが手ぶれである。撮像装置内に振動ジャイロ機構を備えた手ぶれ補正レンズを組み込み、ブレを打ち消す方向に補正レンズ（撮影光学系の一部）を動かす事によって光軸を補正する。これにより撮像素子の受光面に到達する光の動きを抑えることで手ぶれを軽減させている。
【００９８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【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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