(57)【要約】【課題】精度よく焦点検出を行うことが可能な焦点検出装置、焦点調節装置およびカメラを提供する。【解決手段】焦点検出装置は、結像光学系を透過した光束が入射するよう配置された複数のマイクロレンズと、複数のマイクロレンズの各々に対応して配置された、各々が複数の受光素子から成る複数の受光素子群と、第１瞳領域を通過した被写体光による第１被写体像と、第２瞳領域を通過した被写体光による第２被写体像との像ずれ量を演算して第１デフォーカス量を検出する第１焦点検出手段と、第１マイクロレンズにより受光素子群上に形成される第３被写体像と、第２マイクロレンズにより受光素子群上に形成される第４被写体像との像ずれ量を演算して第２デフォーカス量を検出する第２焦点検出手段と、第１デフォーカス量と第２デフォーカス量とに基づき、第３デフォーカス量を演算して出力する演算手段と、を備える。【選択図】図１
2015141285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像光学系を透過した光束が入射するよう配置された複数のマイクロレンズと、
前記複数のマイクロレンズの各々に対応して配置された、各々が複数の受光素子から成る複数の受光素子群と、
前記結像光学系の第１瞳領域を通過した被写体光による第１被写体像と、前記結像光学系の前記第１瞳領域とは異なる第２瞳領域を通過した被写体光による前記第１被写体像と同一の被写体部分に関する第２被写体像との像ずれ量を、前記複数の受光素子群から出力される受光出力に基づき演算し、その像ずれ量から前記結像光学系の第１デフォーカス量を検出する第１焦点検出手段と、
前記複数のマイクロレンズのうちの第１マイクロレンズにより前記受光素子群上に形成される第３被写体像と、前記第３被写体像と同一の被写体部分について前記複数のマイクロレンズのうちの前記第１マイクロレンズとは異なる第２マイクロレンズにより前記受光素子群上に形成される第４被写体像との像ずれ量を、前記複数の受光素子群から出力される受光出力に基づき演算し、その像ずれ量から前記結像光学系の第２デフォーカス量を検出する第２焦点検出手段と、
前記第１焦点検出手段により検出された前記第１デフォーカス量と、前記第２焦点検出手段により検出された前記第２デフォーカス量とに基づく第３デフォーカス量を出力する出力手段と、
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、
前記出力手段は、前記第１デフォーカス量が所定のしきい値以下で且つ前記第１デフォーカス量の信頼性が所定のしきい値以上である場合には、前記第１デフォーカス量を前記第３デフォーカス量として出力し、それ以外の場合には前記第２デフォーカス量を前記第３デフォーカス量として出力することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の焦点検出装置において、
前記出力手段は、前記第１デフォーカス量と前記第２デフォーカス量との加重平均を前記第３デフォーカス量として出力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のいずれか一項に記載の焦点検出装置と、
前記出力手段により出力された前記第３デフォーカス量に基づき前記結像光学系の焦点調節を行う焦点調節手段と、
を備えることを特徴とする焦点調節装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の焦点検出装置を備えることを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出装置、焦点調節装置およびカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
二次元状に配列されたマイクロレンズの各々に対して複数の受光素子を配列し、それら複数の受光素子の受光出力に基づいて被写体像の像ずれ量を検出する、いわゆる位相差検出方式の焦点検出を行う焦点検出装置が知られている。例えば特許文献１には、少なくとも３つの信号列を生成して複数の像ずれ量を求めることによって、周期パターンをもつ被写体に対する偽合焦を排除する焦点検出装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３０４８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術には、被写体像の結像位置と予定焦点面とが大きく離れている場合に焦点検出の精度が低下するという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の焦点検出装置は、結像光学系を透過した光束が入射するよう配置された複数のマイクロレンズと、前記複数のマイクロレンズの各々に対応して配置された、各々が複数の受光素子から成る複数の受光素子群と、前記結像光学系の第１瞳領域を通過した被写体光による第１被写体像と、前記結像光学系の前記第１瞳領域とは異なる第２瞳領域を通過した被写体光による前記第１被写体像と同一の被写体部分に関する第２被写体像との像ずれ量を、前記複数の受光素子群から出力される受光出力に基づき演算し、その像ずれ量から前記結像光学系の第１デフォーカス量を検出する第１焦点検出手段と、前記複数のマイクロレンズのうちの第１マイクロレンズにより前記受光素子群上に形成される第３被写体像と、前記第３被写体像と同一の被写体部分について前記複数のマイクロレンズのうちの前記第１マイクロレンズとは異なる第２マイクロレンズにより前記受光素子群上に形成される第４被写体像との像ずれ量を、前記複数の受光素子群から出力される受光出力に基づき演算し、その像ずれ量から前記結像光学系の第２デフォーカス量を検出する第２焦点検出手段と、前記第１焦点検出手段により検出された前記第１デフォーカス量と、前記第２焦点検出手段により検出された前記第２デフォーカス量とに基づく第３デフォーカス量を出力する出力手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、精度よく焦点検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明を適用したレンズ交換式のカメラシステムを示す断面図である。
【図２】焦点検出装置１０４の斜視図である。
【図３】第１焦点検出装置３０１による焦点検出方法を説明する図である。
【図４】第２焦点検出装置３０２による焦点検出方法を説明する図である。
【図５】ボディ制御装置１０１により実行される焦点調節制御のフローチャートである。
【図６】デフォーカス量演算処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明を適用したレンズ交換式のカメラシステムを示す断面図である。カメラ１は、カメラボディ１００と、カメラボディ１００に着脱可能な交換レンズ２００から構成される。
【０００９】
交換レンズ２００には、複数のレンズ２０２、２０３、２０４から構成される結像光学系２０５が設けられている。被写体からの光束は、結像光学系２０５を通過して、カメラボディ１００に入射する。なお、図１では結像光学系２０５を３つのレンズにより構成されるかのように図示しているが、いくつのレンズで構成されるようにしてもよい。
【００１０】
結像光学系２０５に含まれるレンズ２０３は、結像光学系２０５のピント位置を調節するフォーカスレンズである。フォーカスレンズ２０３は、不図示の駆動機構を介してレンズ駆動装置２０６に接続されている。レンズ駆動装置２０６は、ステッピングモータ等の不図示のアクチュエータを有し、フォーカスレンズ２０３を結像光学系２０５の光軸Ｌに沿った方向Ｄに駆動させる。
【００１１】
カメラボディ１００は、結像光学系２０５により結像された被写体像を撮像する、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子１０２を有している。撮像素子１０２は、撮像面が結像光学系２０５の予定焦点面と一致するように配置されている。カメラボディ１００内の、結像光学系２０５と撮像素子１０２の撮像面との間には、ハーフミラー１０３が設置されている。ハーフミラー１０３は、例えばペリクルミラー等により構成され、結像光学系２０５からの被写体光の一部を撮像素子１０２に対して透過させ、残りをカメラボディ１００の上部に反射させる。この反射光は、カメラボディ１００の上部に設けられた焦点検出装置１０４に入射する。焦点検出装置１０４の構成については後に詳述する。
【００１２】
カメラボディ１００は、マイクロプロセッサやその周辺回路から成るボディ制御装置１０１を備える。ボディ制御装置１０１は、不図示の記憶媒体に予め記憶されている所定の制御プログラムを読み込んで実行することにより、カメラボディ１００の各部を制御する。交換レンズ２００は同様に、マイクロプロセッサやその周辺回路から成るレンズ制御装置２０１を有している。レンズ制御装置２０１は、不図示の記憶媒体に予め記憶されている所定の制御プログラムを読み込んで実行することにより、交換レンズ２００の各部を制御する。なお、ボディ制御装置１０１やレンズ制御装置２０１を、上記の制御プログラム相当の動作を行う電子回路により構成してもよい。
【００１３】
ボディ制御装置１０１とレンズ制御装置２０１は、レンズマウント周辺に設けられた不図示の電気接点を介して、相互に通信可能に構成されている。ボディ制御装置１０１はこの電気接点を介したデータ通信により、例えばフォーカスレンズ２０３の駆動指令等をレンズ制御装置２０１に送信する。なお、このデータ通信を、電気接点を介した電気信号の授受以外の方法（例えば無線通信や光通信等）により行ってもよい。
【００１４】
所定の焦点調節操作（例えば、不図示のレリーズスイッチの半押し操作）がなされると、焦点検出装置１０４は結像光学系２０５のデフォーカス量を検出する。その後、ボディ制御装置１０１は、焦点検出装置１０４から出力されたデフォーカス量に応じた量だけフォーカスレンズ２０３を駆動させるための駆動指令をレンズ制御装置２０１に送信する。レンズ制御装置２０１はこの駆動指令に応じて、レンズ駆動装置２０６にフォーカスレンズ２０３を駆動させる。これにより、所定の被写体にピントが合わせられる。
【００１５】
カメラ１の背面には、例えば液晶等の表示素子により構成されるモニター１１０が設けられている。ボディ制御装置１０１はこのモニター１１０を用いて、例えば撮影した静止画像データや動画像データの再生、カメラ１の撮影パラメータ（絞り値やシャッタースピード等）の設定メニューやスルー画の表示などを行う。
【００１６】
カメラボディ１００の上部には、液晶等の表示素子を有する電子ビューファインダーユニット１０８が設置されている。撮影者はファインダー部１０７から接眼レンズ１０６を介して電子ビューファインダーユニット１０８の表示素子に表示される被写体像等を視認することができる。カメラ１が撮影モードに設定されている間、ボディ制御装置１０１は所定間隔（例えば６０分の１秒）ごとに撮像素子１０２に被写体像を撮像させ、その撮像信号に基づいてスルー画を作成してモニター１１０や電子ビューファインダーユニット１０８に表示させる。
【００１７】
撮影モード時に所定の静止画撮影操作（例えば、不図示のレリーズスイッチの全押し操作）がなされると、ボディ制御装置１０１は撮影制御を行う。このときボディ制御装置１０１は、不図示のシャッター等を制御して撮像素子１０２に被写体像を撮像させる。そして、撮像素子１０２から出力される撮像信号に種々の画像処理を加え、静止画像データを生成して不図示の記憶媒体（例えばメモリカード等）に記憶する。
【００１８】
（焦点検出装置１０４の説明）
図２は、焦点検出装置１０４の斜視図である。焦点検出装置１０４は、マイクロレンズアレイ１１と、マイクロレンズアレイ１１の後側に設けられた受光素子アレイ１２とから構成される。
【００１９】
マイクロレンズアレイ１１には、多数のマイクロレンズ１３が二次元状に三角配列されている。ここで三角配列とは、奇数行と偶数行とでマイクロレンズ１３の位相を半分ずつずらした配列のことである。以下の説明において、各々のマイクロレンズ１３は焦点距離ｆ、直径ｄを有するものとする。例えば、マイクロレンズアレイ１１におけるマイクロレンズ１３のピッチはｄである。
【００２０】
ハーフミラー１０３により反射された被写体光は、いずれかのマイクロレンズ１３を通過して受光素子アレイ１２の受光面に入射する。受光素子アレイ１２の受光面（マイクロレンズアレイ１１側の面）には、マイクロレンズ１３の各々を通過した光束が入射する受光素子群１４が、二次元状に多数配列されている。１つの受光素子群１４は、５列５行に配列された計２５個の受光素子により構成される。つまり、ある１つのマイクロレンズ１３を通過した光束は、いずれか１つの受光素子群１４に入射し、その受光素子群１４を構成する複数の受光素子がその光束を受光する。
【００２１】
マイクロレンズアレイ１１の表面（被写体光が入射する面）の、マイクロレンズ１３が存在しない場所は、遮光マスクにより被覆されている。従って、受光素子アレイ１２には、マイクロレンズ１３を通過していない光束が入射することはない。
【００２２】
受光素子アレイ１２は、マイクロレンズアレイ１１からマイクロレンズ１３の焦点距離ｆだけ離れた位置に配置される。つまり、マイクロレンズ１３の頂点から受光素子アレイ１２の受光面までの距離は焦点距離ｆに等しい。図２では便宜上、マイクロレンズアレイ１１と受光素子アレイ１２との間隔を実際よりも大きく図示している。
【００２３】
焦点検出装置１０４は、結像光学系２０５（図１）の予定焦点面と、マイクロレンズ１３の結像光学系２０５側の頂点とが略一致するように配置されている。換言すると、撮像素子１０２（図１）の撮像面とマイクロレンズアレイ１１は、結像光学系２０５の射出瞳について共役な位置関係にある。
【００２４】
なお図２では、マイクロレンズアレイ１１および受光素子アレイ１２の一部のみを図示している。実際には、より多数のマイクロレンズ１３および受光素子群１４が存在している。また、１つの受光素子群１４に含まれる受光素子の個数は、２５個より多くても少なくてもよいし、その配列が図２に示したものと異なっていてもよい。
【００２５】
受光素子アレイ１２には、第１焦点検出装置３０１と第２焦点検出装置３０２が接続されている。第１焦点検出装置３０１と第２焦点検出装置３０２は、それぞれ異なる方法により結像光学系２０５（図１）のデフォーカス量を検出する。焦点検出装置１０４は、出力装置３０３を有している。出力装置３０３は、第１焦点検出装置３０１と第２焦点検出装置３０２の各々により検出されたデフォーカス量に基づき、最終的なデフォーカス量を決定し、ボディ制御装置１０１（図１）に出力する。以下、第１焦点検出装置３０１と第２焦点検出装置３０２の焦点検出方法について順に説明する。
【００２６】
（第１焦点検出装置３０１の説明）
第１焦点検出装置３０１は、以下に詳述するように、結像光学系２０５の第１瞳領域を通過した被写体光による第１被写体像と、結像光学系２０５の第１瞳領域とは異なる第２瞳領域を通過した被写体光による第１被写体像と同一の被写体部分に関する第２被写体像との像ずれ量を、複数の受光素子群１４から出力される受光出力に基づき演算し、その像ずれ量から結像光学系２０５のデフォーカス量を検出する。
【００２７】
図３（ａ）は、図２に示した多数の受光素子群１４から、焦点検出に用いる１列の受光素子群１４を抜き出した図である。図３（ａ）では５つの受光素子群１４を図示しているが、実際にはより多くの受光素子群１４を選択することが望ましい。以下、ここで説明に用いる受光素子群１４を、受光素子群１４ａ〜１４ｅとそれぞれ異なる符号を付して扱う。
【００２８】
図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した受光素子群１４ａ〜１４ｅの、測距瞳との関係を模式的に示した図である。マイクロレンズ１３ａ〜１３ｅは、その頂点が結像光学系２０５の予定焦点面１７と略一致するように配置されている。マイクロレンズ１３ｃは、その背後に配置された一対の受光素子１６ｌｃ、１６ｒｃの形状を、マイクロレンズ１３ｃから投影距離１８だけ離れた射出瞳２０上に投影し、その投影形状は測距瞳２１、２２を形成する。投影距離１８はマイクロレンズ１３ｃの曲率、屈折率、マイクロレンズ１３ｃと受光素子アレイ１２の間の距離などに応じて決まる距離である。一対の測距瞳２１、２２と、一対の受光素子１６ｌｃ、１６ｒｃは、マイクロレンズ１３ｃを介して共役な関係となっている。
【００２９】
なお、以上の説明では便宜的に、光軸Ｌ上の受光素子群１４ｃに属する一対の受光素子１６ｌｃ、１６ｒｃと一対の測距瞳２１、２２を例示したが、光軸Ｌから離れた位置にある受光素子群においても、一対の受光素子はそれぞれ一対の測距瞳から各マイクロレンズに到来する光束を受光する。
【００３０】
受光素子１６ｌｃは、測距瞳２２を通過しマイクロレンズ１３ｃに向かう焦点検出光束２４によりマイクロレンズ１３ｃ上に形成される像の強度に対応した受光信号を出力する。同様に、受光素子１６ｒｃは測距瞳２１を通過しマイクロレンズ１３ｃに向う焦点検出光束２３によりマイクロレンズ１３ｃ上に形成される像の強度に対応した受光信号を出力する。
【００３１】
従って、図３（ａ）のように直線状に配置された複数個の受光素子群１４ａ〜１４ｅの各々から、測距瞳２１および測距瞳２２に対応する一対の受光素子の受光出力を得ることにより、測距瞳２１と測距瞳２２を各々通過する焦点検出光束が受光素子アレイ１２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。これらの情報に対して周知の像ずれ検出演算を行えば、いわゆる瞳分割型位相差検出方式での一対の像の像ずれ量が検出される。さらに、像ずれ量に対して、一対の測距瞳２１、２２の重心間隔に応じた変換演算を行うことにより、予定焦点面１７に対する現在の結像面の偏差であるデフォーカス量が算出される。
【００３２】
像ずれ検出演算および変換演算を具体的に説明すると、第１焦点検出装置３０１はまず、受光素子群１４ａについて、中央左端の３つの受光素子１６ｌａの受光出力を加算した値をａ（１）とおく。同様に、受光素子群１４ｂ〜１４ｅのそれぞれについて、中央左端の３つの受光素子１６ｌｂ〜１６ｌｅの受光出力をそれぞれ加算し、ａ（２）〜ａ（５）とおく。次に、受光素子群１４ａ〜１４ｅのそれぞれについて、中央右端の３つの受光素子１６ｒａ〜１６ｒｅの受光出力をそれぞれ同様に加算し、ｂ（１）〜ｂ（５）とおく。このようにして作成された一対の信号列ａ（ｉ）とｂ（ｉ）が、上述した一対の像の強度分布に関する情報である。第１焦点検出装置３０１は一対の信号列ａ（ｉ）とｂ（ｉ）との間で、各信号列を少しずつずらしながら相関演算を行い、ずれ量毎の相関量を算出する。そして、その結果から相関量が極小となるずれ量（相関が極大となるずれ量）を求める。第１焦点検出装置３０１は、そのずれ量に所定の変換係数を掛けることにより、被写体像の予定焦点面１７に対するデフォーカス量を算出する。
【００３３】
なお、多数の受光素子群１４の中から焦点検出のために選択する一列の受光素子群１４は、任意の方法により決定してよい。例えば、ユーザにピントを合わせたい被写体の位置を指定させ、その位置にある受光素子群１４を選択してもよいし、あるいは撮影画面の中央など、予め決めておいた位置の受光素子群１４を選択してもよい。
【００３４】
（第２焦点検出装置３０２の説明）
第２焦点検出装置３０２は、以下に詳述するように、複数のマイクロレンズ１３のうちの第１マイクロレンズにより受光素子群１４上に形成される第３被写体像と、第３被写体像と同一の被写体部分について複数のマイクロレンズ１３のうちの第１マイクロレンズとは異なる第２マイクロレンズにより受光素子群１４上に形成される第４被写体像との像ずれ量を、複数の受光素子群１４から出力される受光出力に基づき演算し、その像ずれ量から結像光学系２０５のデフォーカス量を検出する。
【００３５】
図４は、結像面１９が予定焦点面から大きく離れている場合の、結像面１９と受光素子群１４との関係を模式的に示した図である。結像面１９が予定焦点面１７（図３）、すなわちマイクロレンズ１３の頂点からある程度離れている場合、各々の受光素子群１４には、各々のマイクロレンズ１３により被写体像が形成される。このとき、各々のマイクロレンズ１３により形成される各々の被写体像は、マイクロレンズ１３の位置に応じた視差を有している。
【００３６】
例えば図４において、結像面１９上のある一点Ｐ１について考える。結像光学系２０５を通過し、点Ｐ１に集められた被写体光は、点Ｐ１を通過して複数のマイクロレンズ１３ａ〜１３ｅに入射する。この被写体光のうち、マイクロレンズ１３ｃに向かう被写体光３０ｃは、マイクロレンズ１３ｃにより受光素子群１４ｃ内の受光素子１６ｃに入射する。受光素子１６ｃは、受光素子群１４ｃの中央に位置している。
【００３７】
これに対し、１つ左のマイクロレンズ１３ｂに向かう被写体光３０ｂは、マイクロレンズ１３ｂにより受光素子群１４ｂ内の受光素子１６ｂに入射する。受光素子１６ｂは、受光素子群１４ｂの中央から１つ左に位置している。マイクロレンズ１３ｃから２つ左のマイクロレンズ１３ａに向かう被写体光３０ａは、マイクロレンズ１３ａにより受光素子群１４ａ内の受光素子１６ａに入射する。受光素子１６ａは、受光素子群１４ａの中央から２つ左に位置している。
【００３８】
このように、点Ｐ１を形成する被写体光は、マイクロレンズ１３の相対位置に応じた受光素子群１４内の位置に集められる。このときの受光素子群１４内における入射位置のずれ量、すなわちマイクロレンズ１３により形成される被写体像の像ずれ量は、結像面１９の位置に応じて変化する。具体的には、結像面１９が予定焦点面１７に近づくと、像ずれ量は大きくなり、結像面１９が予定焦点面１７から遠ざかると、像ずれ量は小さくなる。
【００３９】
第２焦点検出装置３０２は、以上の原理を利用して結像光学系２０５のデフォーカス量を演算する。例えば、隣接する一対の受光素子群１４ｃ、１４ｄについて、まず隣接方向に一列に並ぶ受光素子列１６ｘ、１６ｙ（図３（ａ））を選択する。ここで、一対の受光素子列１６ｘ、１６ｙからの受光出力を、一対の信号列ｃ（ｉ）とｄ（ｉ）とする。そして、次式（１）により、一対の信号列ｃ（ｉ）、ｄ（ｉ）の差分列ｅ（ｉ）を生成する。
【００４０】
【数１】
2015141285.tif 000003
【００４１】
上式（１）は、信号列ｃ、ｄ同士を隣接方向にｉ個だけずらした場合に、信号列同士がどの程度一致するかを演算する式である。第２焦点検出装置３０２は、ｉを一定範囲（例えば−５〜＋５）でずらしながら生成した差分列ｅ（ｉ）から、最小値を探す。その後、周知の内挿法により、信号列同士の差が最小となる位置、すなわち像ずれ量を演算する。このようにして演算された像ずれ量をｘとおくと、デフォーカス量Ｙは次式（２）により演算することができる。ここで、ｆはマイクロレンズ１３の焦点距離であり、ｄはマイクロレンズ１３のピッチである。
Ｙ＝ｆｄ／ｘ      ・・・（２）
【００４２】
なお、信号列の比較は、必ずしも隣接する受光素子群１４同士で行わなくてもよい。例えば、１つ離れた受光素子群１４同士で信号列の比較を行うこともできる。このときの受光素子群１４同士の距離が基線長となる。つまり、離れた受光素子群１４同士で上述の演算を行うことにより、像ずれ量が大きい場合にも対応することが可能になる。例えば、まず隣接する受光素子群１４同士で上述の演算を行い、これにより演算されたデフォーカス量Ｙの信頼性が低い場合にはより離れた受光素子群１４同士で上述の演算をやり直すように、第２焦点検出装置３０２を構成することも可能である。
【００４３】
このように、第１焦点検出装置３０１が多数のマイクロレンズ１３から受光信号を少しずつ集めて一対の信号列ａ（ｉ）、ｂ（ｉ）を生成していたのに対し、第２焦点検出装置３０２は、一対の受光素子群１４ｃ、１４ｄ上に形成された像を直接比較することにより、デフォーカス量を検出する。
【００４４】
（出力装置３０３の説明）
上述した第１焦点検出装置３０１には、結像面１９（図４）が予定焦点面１７（図３）に近い場合には高精度の焦点検出が可能であるが、結像面１９が予定焦点面１７から離れると焦点検出の精度が低下するという特徴がある。これは、結像面１９が予定焦点面１７から離れると、位相差を検出するための一対の信号列ａ（ｉ）、ｂ（ｉ）が平坦になり、相関演算により像ずれ量を演算することが困難になるためである。
【００４５】
他方、上述した第２焦点検出装置３０２には、これとは逆に、結像面１９（図４）が予定焦点面１７（図３）に近い場合には焦点検出の精度が低く、結像面１９が予定焦点面１７から一定以上離れると焦点検出の精度が高くなるという特徴がある。これは、結像面１９が予定焦点面１７に近いほど、マイクロレンズ１３により受光素子群１４上に形成される被写体像がぼけるためである。
【００４６】
このように、第１焦点検出装置３０１と第２焦点検出装置３０２には、相反する特性がある。そこで、出力装置３０３は、第１焦点検出装置３０１による焦点検出結果と、第２焦点検出装置３０２による焦点検出結果とに基づき、結像面１９（図４）と予定焦点面１７（図３）の距離に因らず、常に高精度なデフォーカス量を出力する。
【００４７】
具体的には、出力装置３０３は、まず第１焦点検出装置３０１にデフォーカス量を演算させる。そして、これにより演算されたデフォーカス量が所定のしきい値より大きい場合、または、これにより演算されたデフォーカス量の信頼性が一定未満である場合、もしくは、これによりデフォーカス量を演算することができなかった場合には、第２焦点検出装置３０２にデフォーカス量を演算させ、このデフォーカス量を最終的なデフォーカス量として出力する。他方、第１焦点検出装置３０１により、所定のしきい値以下で且つ一定以上の信頼性を有するデフォーカス量が演算された場合には、このデフォーカス量を最終的なデフォーカス量として出力する。
【００４８】
（焦点調節制御の説明）
図５は、ボディ制御装置１０１により実行される焦点調節制御のフローチャートである。図５に示す処理は、ボディ制御装置１０１が不図示のメモリから読み込んで実行する制御プログラムに含まれている。
【００４９】
まずステップＳ１００においてボディ制御装置１０１が、ユーザにより所定の焦点調節操作（例えばレリーズスイッチの半押し操作）が為されたか否かを判定する。ボディ制御装置１０１は焦点調節操作が為されるまでステップＳ１００を繰り返し実行し、焦点調節操作が為された場合にはステップＳ１１０に進む。ボディ制御装置１０１はステップＳ１１０で受光素子アレイ１２の蓄積制御を行い、ステップＳ１２０で各受光素子群１４の受光出力を読み出す。
【００５０】
ステップＳ１３０でボディ制御装置１０１は、焦点検出装置１０４にデフォーカス量を演算させる。そして、ステップＳ１６０でフォーカスレンズ２０３を駆動する必要があるか否か、すなわち既に合焦状態であるか否かを判定し、合焦状態であれば図６の処理を終了する。他方、合焦状態でなかった場合にはステップＳ１５０に進み、算出されたデフォーカス量から合焦に必要なフォーカスレンズ２０３の駆動量を演算する。そして、ステップＳ１７０でボディ制御装置１０１は、演算した駆動量だけフォーカスレンズ２０３を駆動させる。具体的には、ボディ制御装置１０１は、ステップＳ１５０において演算したレンズ駆動量だけフォーカスレンズ２０３を駆動するよう、レンズ制御装置２０１に駆動命令を送信する。レンズ制御装置２０１はこの駆動命令に応じて、レンズ駆動装置２０６にフォーカスレンズ２０３を駆動させる。その後、ボディ制御装置１０１は、処理をステップＳ１１０に進める。
【００５１】
図６は、図５のステップＳ１３０から呼び出される、デフォーカス量演算処理のフローチャートである。まずステップＳ２００において、第１焦点検出装置３０１が、図５のステップＳ１２０で読み出された受光出力に基づき、デフォーカス量を演算する。ステップＳ２１０で出力装置３０３が、ステップＳ２００において所定のしきい値以下で且つ一定以上の信頼性を有するデフォーカス量が演算されたか否かを判定する。そのようなデフォーカス量が演算された場合、出力装置３０３は処理をステップＳ２４０に進める。ステップＳ２４０で出力装置３０３は第１焦点検出装置３０１によりステップＳ２００で演算されたデフォーカス量を最終的なデフォーカス量としてボディ制御装置１０１に出力する。他方、ステップＳ２００において上述したようなデフォーカス量が演算されなかった場合、出力装置３０３は処理をステップＳ２２０に進める。
【００５２】
ステップＳ２２０では、第２焦点検出装置３０２が、図５のステップＳ１２０で読み出された受光出力に基づき、デフォーカス量を演算する。ステップＳ２３０で出力装置３０３は第２焦点検出装置３０２によりステップＳ２２０で演算されたデフォーカス量を最終的なデフォーカス量としてボディ制御装置１０１に出力する。
【００５３】
上述した第１の実施の形態によるカメラシステムによれば、次の作用効果が得られる。
（１）第１焦点検出装置３０１は、結像光学系２０５の第１瞳領域２１を通過した被写体光２３による第１被写体像と、結像光学系２０５の第２瞳領域２２を通過した被写体光２４による第２被写体像との像ずれ量を、複数の受光素子群１４から出力される受光出力に基づき演算し、その像ずれ量から結像光学系２０５のデフォーカス量を検出する。第２焦点検出装置３０２は、複数のマイクロレンズ１３のうちの第１マイクロレンズ１３ｂにより受光素子群１４ｂ上に形成される第３被写体像と、複数のマイクロレンズ１３のうちの第２マイクロレンズ１３ｃにより受光素子群１４ｃ上に形成される第４被写体像との像ずれ量を、複数の受光素子群１４から出力される受光出力に基づき演算し、その像ずれ量から結像光学系２０５のデフォーカス量を検出する。出力装置３０３は、第１焦点検出装置３０１により検出されたデフォーカス量と、第２焦点検出装置３０２により検出されたデフォーカス量とに基づき、最終的なデフォーカス量を出力する。このようにしたので、精度よく焦点検出を行うことができる。
【００５４】
（２）出力装置３０３は、第１焦点検出装置３０１により検出されたデフォーカス量が所定のしきい値以下で且つその信頼性が所定のしきい値以上である場合には、第１焦点検出装置３０１により検出されたデフォーカス量を最終的なデフォーカス量として出力し、それ以外の場合には第２焦点検出装置３０２により検出されたデフォーカス量を最終的なデフォーカス量として出力する。このようにしたので、精度よく焦点検出を行うことができる。
【００５５】
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
【００５６】
（変形例１）
図３では、横方向に並んだ５つの受光素子群１４ａ〜１４ｅを焦点検出のために選択する様子を例示したが、これ以外の方向に一列に並んだ受光素子群１４を選択してもよい。また、５つより多いまたは少ない受光素子群１４を選択してもよいし、必ずしも連続する受光素子群１４を選択しなくてもよい。例えば１つおきに配列されている受光素子群１４を選択してもよい。
【００５７】
また、焦点検出の際、一対の信号列を作成するために選択される受光素子を、図３（ａ）に示すような、左右両端の３つの受光素子以外から選択してもよい。更に、画素加算は必ずしも行わなくてよい。つまり、図３（ａ）ではａ（１）、ａ（２）などの値を３つの受光素子の受光出力を合算することにより作成しているが、１つの受光素子の受光出力をａ（１）、ａ（２）などとすることができる。
【００５８】
（変形例２）
マイクロレンズアレイ１１および受光素子アレイ１２を、図２に図示されているものと異ならせてもよい。例えば、マイクロレンズ１３および受光素子群１４の配列を、正方配列など図２に示した配列とは異なる配列方法により配列することができる。マイクロレンズ１３の形状を円形以外（例えば六角形など）の形状とすることもできる。また、受光素子群１４を構成する受光素子の配列は、正方配列以外であってもよい。例えば、受光素子群１４がマイクロレンズ１３の形状に合わせた円形に近い形状となるように受光素子を配列してもよいし、受光素子を横一列や縦一列などに配列してもよい。その他、マイクロレンズ１３間の遮光マスクを省略することもできる。
【００５９】
また、受光素子群１４は、図２に示したように、各々が独立していなくてもよい。つまり、受光素子アレイ１２には、多数の受光素子が二次元状に敷き詰められていてもよい。この場合、１つのマイクロレンズ１３により被覆される複数の受光素子を、１つの受光素子群１４として扱う。
【００６０】
（変形例３）
本発明を、クイックリターンミラーを有するいわゆる一眼レフレックスカメラに適用してもよい。この場合、クイックリターンミラーの裏面にサブミラーを設け、クイックリターンミラーに入射した被写体光の一部がクイックリターンミラーを透過してサブミラーに入射するようにクイックリターンミラーを構成し、サブミラーにより反射された被写体光が焦点検出装置１０４に入射するようにすればよい。また、撮像素子１０２を焦点検出装置１０４のようにマイクロレンズアレイ１１と受光素子アレイ１２とで構成し、この受光素子アレイ１２によって焦点検出と静止画の撮像の両方を行うようにしてもよい。
【００６１】
（変形例４）
出力装置３０３が最終的なデフォーカス量を決定する方法は、上述の実施形態と異なっていてもよい。例えば、第１焦点検出装置３０１により演算されたデフォーカス量（以下、ｙ１と表記する）と、第２焦点検出装置３０２により演算されたデフォーカス量（以下、ｙ２と表記する）とを、次式（３）により加重平均したデフォーカス量Ｙを最終的なデフォーカス量としてもよい。
Ｙ＝ｔｙ１−（１−ｔ）ｙ２      ・・・（３）
【００６２】
上式（３）における重みｔは、例えば次のようにして求めることができる。結像光学系２０５の最至近距離をｙ０、結像光学系２０５の焦点距離をｆ０とすると、無限遠から最至近までは、次式（４）により表される像面距離ｈに圧縮されている。
【００６３】
【数２】
2015141285.tif 000004
【００６４】
求めるべき結像面１９（図４）はこの像面距離ｈの中にある。従って、次式（５）のようにすれば、重みｔを求めることができる。なお、次式（５）におけるｙｈは重みｔを決定するための仮のデフォーカス量であり、第１焦点検出装置３０１により演算されたデフォーカス量ｙ１、第２焦点検出装置３０２により演算されたデフォーカス量ｙ２のいずれかを当てはめればよい。
【００６５】
【数３】
2015141285.tif 000005
【００６６】
２つのデフォーカス量の加重平均を、上式（３）の代わりに次式（６）により求めてもよい。次式（６）では、上式（３）のデフォーカス量をデフォーカス量の逆数に置き換えている。デフォーカス量の精度は、デフォーカス量の逆数に対してリニアであるため、このようにするとより精度よく加重平均を演算することができる。
【００６７】
【数４】
2015141285.tif 000006
【００６８】
出力装置３０３は、これら以外の方法により最終的なデフォーカス量を決定するように構成することもできる。例えば、単に加重平均を演算するのではなく、一方のデフォーカス量を他方のデフォーカス量により補正することも可能である。
【００６９】
更に、焦点検出装置１０４に、偽合焦の検出を行わせることも可能である。上述の通り、第１焦点検出装置３０１で精度よくデフォーカス量が演算できる状態のとき、第２焦点検出装置３０２はデフォーカス量を演算することができない状態であると考えられ、その逆も成立する。そこで、例えば、第１焦点検出装置３０１と第２焦点検出装置３０２の一方で合焦しているという検出結果が得られたときに、他方からも一定の信頼性を有するデフォーカス量が演算された場合、前者の検出結果は偽合焦であると判定することができる。
【００７０】
（変形例５）
図３に例示するように、第１の実施の形態においては予定焦点面１７はマイクロレンズ１３の頂点と略一致していたが、本発明はこのような実施形態に限定されない。すなわち、予定焦点面１７をマイクロレンズ１３の頂点から離れた位置に設定してもよい。
【００７１】
本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００７２】
１…カメラ、１００…カメラボディ、１０１…ボディ制御装置、１０２…撮像素子、１０３…ハーフミラー、１０４…焦点検出装置、１０６…接眼レンズ、１０８…電子ビューファインダーユニット、１１０…モニター、２００…交換レンズ、２０１…レンズ制御装置、２０２、２０４…レンズ、２０３…フォーカスレンズ、２０５…結像光学系、２０６…レンズ駆動装置、３０１…第１焦点検出装置、３０２…第２焦点検出装置、３０３…出力装置
【図１】
2015141285.tif 000007
【図２】
2015141285.tif 000008
【図３】
2015141285.tif 000009
【図４】
2015141285.tif 000010
【図５】
2015141285.tif 000011
【図６】
2015141285.tif 000012