(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光束を導く撮影光学系を含むレンズ部と、該レンズ部を装着可能なボディ部を有する撮影装置において、
撮像用画素及び対をなす焦点検出用画素を有する撮像素子と、
上記レンズ部に設けられ、像高に対応した結像光束の入射角に関する情報と像高に対応した結像光束の有効口径に関する情報を記憶する第１の記憶部と、
上記ボディ部に設けられ、上記焦点検出用画素の受光感度特性の情報を記憶する第２の記憶部と、
上記第１の記憶部及び第２の記憶部から読み出した情報に基づいて焦点調節制御のための情報を算出する制御量算出部と、
を具備し、
上記第１の記憶部は、上記焦点検出画素に入射する光束の上下端の角度情報を像高に応じて記憶しており、
上記制御量算出部は、上記第１の記憶部に記憶された複数の異なる像高に対応する上下端の角度情報を用いて上記焦点検出用画素に入射する光束の角度範囲を算出することを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
上記制御量算出部は、異なる像高に対応する複数の上下端の角度情報に基づいて、上記光束の入射角度範囲を表わす複数の円の形状に関する角度情報を求めることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項３】
上記制御量算出部は、異なる像高に対応する複数の上下端の角度情報に基づいて、上記光束の入射角度範囲を表わす複数の円の半径の角度情報を算出することを特徴とする請求項２に記載の撮影装置。
【請求項４】
上記制御量算出部は、上記上下端の角度情報と上記半径の角度情報に対応する複数の円の形状の積に対応する光束の角度範囲を算出することを特徴とする請求項３に記載の撮影装置。
【請求項５】
上記制御量算出部は、上記焦点検出用画素の受光感度特性に基づき、上記焦点検出画素に入射する光束の角度範囲内の受光感度を積算して受光量を求め、上記受光量の重心位置を算出し、上記対をなす焦点検出用画素の上記重心位置の間隔に基づいて、上記焦点検出用画素の出力に基づいて求められる位相差検出情報を上記レンズ部のデフォーカス量に変換するためのＡＦ感度を算出することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影装置に関し、詳しくは、焦点検出用画素を有する撮像素子の出力に基づいて位相差ＡＦ方式により焦点調節を行う撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像用画素の二次元配列中の一部に焦点検出用画素を配列し、撮影光学系により結像された被写体像を撮像するとともに、瞳分割位相差法により撮影光学系の焦点調節を行う装置が知られている。この焦点調節装置の撮像素子は、撮像素子の受光面において撮影光学系の光軸と交わる点から遠ざかるにしたがって、撮影光学系の射出瞳上の異なる領域を通過した一対の焦点検出用光束の焦点検出用画素の光電変換素子への入射角が変化し、焦点検出精度が低下するという問題がある。
【０００３】
そこで、この問題を解決するために、瞳分割用のマイクロレンズと焦点検出用画素の位置を撮像素子受光面における像高に応じて位置関係を設定するようにした焦点調節装置が提案されている（特許文献１参照）。また、撮像面に入射する光束の上端と下端の角度の情報を用いることにより、光学系の状態に応じて補正することが提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９０１５７号公報
【特許文献２】特開２０１４−１２２９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１では、焦点検出用画素の像高による誤差を低減することができる。しかし、ＡＦの特性は像高のみならず、撮影光学系の焦点距離やピント位置や絞り等の状態によって変化してしまうため、上記光学系の状態に応じて補正をすることが必要なる。上述した特許文献２では、撮像面に入射する光束の上端と下端の角度の情報を用いることにより、光学系の状態に応じて補正する際に、光束の断面形状は円形とみなしている。しかし、実際の光学系において画面中心部分では、光束の断面形状は略円形状とみなすことができるが、画面周辺への光束を考慮するとその限りではなく、光束の断面形状の影響を受けて誤差が発生する。
【０００６】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、撮影レンズや撮像素子の状態に応じて適切な補正を行うことが可能な撮影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため第１の発明に係る撮影装置は、撮影光束を導く撮影光学系を含むレンズ部と、該レンズ部を装着可能なボディ部を有する撮影装置において、撮像用画素及び対をなす焦点検出用画素を有する撮像素子と、上記レンズ部に設けられ、像高に対応した結像光束の入射角に関する情報と像高に対応した結像光束の有効口径に関する情報を記憶する第１の記憶部と、上記ボディ部に設けられ、上記焦点検出用画素の受光感度特性の情報を記憶する第２の記憶部と、上記第１の記憶部及び第２の記憶部から読み出した情報に基づいて焦点調節制御のための情報を算出する制御量算出部と、を具備し、上記第１の記憶部は、上記焦点検出画素に入射する光束の上下端の角度情報を像高に応じて記憶しており、上記制御量算出部は、上記第１の記憶部に記憶された複数の異なる像高に対応する上下端の角度情報を用いて上記焦点検出用画素に入射する光束の角度範囲を算出する。
【０００８】
第２の発明に係る撮影装置は、上記第１の発明において、上記制御量算出部は、異なる像高に対応する複数の上下端の角度情報に基づいて、上記光束の入射角度範囲を表わす複数の円の形状に関する角度情報を求める。
第３の発明に係る撮影装置は、上記第２の発明において、
上記制御量算出部は、異なる像高に対応する複数の上下端の角度情報に基づいて、上記光束の入射角度範囲を表わす複数の円の半径の角度情報を算出する。
【０００９】
第４の発明に係る撮影装置は、上記第３の発明において、上記制御量算出部は、上記上下端の角度情報と上記半径の角度情報に対応する複数の円の形状の積に対応する光束の角度範囲を算出する。
【００１０】
第５の発明に係る撮影装置は、上記第１ないし第４の発明において、上記制御量算出部は、上記焦点検出用画素の受光感度特性に基づき、上記焦点検出画素に入射する光束の角度範囲内の受光感度を積算して受光量を求め、上記受光量の重心位置を算出し、上記対をなす焦点検出用画素の上記重心位置の間隔に基づいて、上記焦点検出用画素の出力に基づいて求められる位相差検出情報を上記レンズ部のデフォーカス量に変換するためのＡＦ感度を算出する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、撮影レンズや撮像素子の状態の変化に応じて、適切な補正を行うことが可能な撮影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態において、瞳分割位相差法におけるＦ値（Ｆナンバー、ＦＮｏ）と２像の関係を説明する図である。
【図２】本発明の一実施形態において、焦点検出用画素の感度特性を説明する図である。
【図３】本発明の一実施形態において、光軸外の焦点検出用画素への結像光束の入射角度の状態を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態において、光軸上の焦点検出用画素について結像光束の角度範囲とＡＦ感度の関係を説明する図である。
【図５】本発明の一実施形態において、軸外の焦点検出用画素について結像光束の角度範囲とＡＦ感度の関係を説明する図である。
【図６】本発明の一実施形態において、像高Ｘの焦点検出用画素に入射される入射光束について、有効口径及び結像光束の中心方向である結像光束入射角θｃを説明する図である。
【図７】本発明の一実施形態において、軸外の像高Ｘの焦点検出用画素の感度及び結像光束の入射角度範囲と、ＡＦ感度との関係を説明する図である。
【図８】本発明の一実施形態において、防振部によって撮像素子が移動した場合の像高の影響を説明する図である。
【図９】本発明の一実施形態において、焦点検出用画素の感度特性と、光軸外の像高に対する結像光束の角度範囲を示した図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係るカメラのデフォーカス量を算出するための処理の流れを示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、光学系に複数の絞りが有る場合の瞳の形状を光学系の光軸に沿って示した断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、光学系に光束の範囲を決定する開口部が複数有る場合、の瞳の形状を光学系の光軸と垂直な面でした示した平面図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、像高を有する周辺の測距エリアに対応する見かけ上の瞳と、光軸上の測距エリアに対応する見かけ上の瞳との関係を説明する図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、各像高における瞳形状を決めている円弧の関係を示す図である。
【図１７】本発明の一実施形態の第２の変形例に係るカメラにおいて、投影瞳１０３ａの半径の角度情報Ｒａの算出を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に従って本発明を適用したデジタルカメラ（以下、「カメラ」と略記する）を用いて好ましい実施形態について説明する。本実施形態に係る具体的なカメラの構成を説明する前に、焦点検出のために使用するＡＦ感度とＡＦ感度の変化要因について、説明する。
【００１４】
図１は、瞳分割位相差法においてＦ値（Ｆナンバー）と２像間隔との関係を説明する図である。図１（ａ）はＦ値が大きい場合の例を示し、図１（ｂ）はＦ値が小さい場合の例を示している。図１は瞳分割位相差法による右光束４１Ｒ及び左光束４１Ｌが撮像面４２に入射する様子を示している。図１では原理説明のためレンズ付近の光軸上に絞りが描かれているが、実際には、撮像素子内に瞳分割のための光束分割の手段を有する。
【００１５】
瞳分割位相差法においては、被写体からの各光路を射出瞳において例えば右方向と左方向とに分割して、右方向からの光束（右光束）と左方向からの光束（左光束）とを撮像素子の撮像面（受光面）に入射させる。撮像素子に、右光束を受光する画素（以下、Ｒ画素という）と左光束を受光する画素（以下、Ｌ画素）とを構成して、右光束と左光束とをＲ画素とＬ画素の各撮像面に別々に結像させる。
【００１６】
図１において、レンズ４０を介して入射した右光束４１Ｒによる右画像４３ＲがＲ画素によって得られ、左光束４１Ｌによる左画像４３ＬがＬ画素によって得られる。これらの右画像４３Ｒと左画像４３Ｌとの撮像面４２上におけるずれ量及びずれの方向がデフォーカス量及びデフォーカス方向に対応する。右光束４１Ｒの主光線４４Ｒと左光束４１Ｌの主光線４４Ｌとの撮像面４２上における距離が２像間隔Ａ１（塗り潰し矢印）であり、２像間隔Ａ１は、撮像面４２と焦点４５までの距離（デフォーカス量）に比例する。この比例係数がＡＦ感度であり、図１（ａ）におけるＡＦ感度をα１とすると、デフォーカス量Ｄｅｆは、Ｄｅｆ＝α１×Ａ１で表すことができる。
【００１７】
２像間隔は、Ｒ画素とＬ画素の出力から得ることができるので、ＡＦ感度を求めれば、デフォーカス量を算出することができる。ＡＦ感度は、レンズや撮像素子の特性に基づくＡＦ演算パラメータから求めることができる。
【００１８】
図１（ｂ）は図１（ａ）に対してレンズ４０の有効口径を変化させた場合の例を示している。図１（ｂ）におけるデフォーカス量Ｄｅｆは図１（ａ）におけるデフォーカス量Ｄｅｆに一致した例を示している。図１（ｂ）における２像間隔をＡ２とし、ＡＦ演算パラメータから求めたＡＦ感度をα２とすると、デフォーカス量Ｄｅｆは、Ｄｅｆ＝α２×Ａ２で表すことができる。
【００１９】
図１（ａ），（ｂ）の例は、デフォーカス量Ｄｅｆが一定であっても、２像間隔はＦＮｏに応じて変化することを示している。即ち、図１の例は、ＡＦ感度はＦＮｏに応じて変化することを示しており、ＡＦ感度を求めるためのＡＦ演算パラメータとして有効口径の情報、例えばＦ値を用いることができることを示している。即ち、図１の例では、２像間隔とＦ値の情報からデフォーカス量を算出可能である。
【００２０】
しかし、Ｆ値は光軸上の光線によって定義されている。そこで、本実施形態においては、光軸外に位置する焦点検出用画素に対する光束の有効口径を表すものとして、周辺光束においてもＦＮｏ相当の値（ＣＦ値）の情報をＡＦ演算パラメータとして用いるようになっている。
【００２１】
図２は焦点検出用画素の受光感度特性を説明するための説明図である。図２（ａ）は受光面に入射する光束（結像光束）の瞳分割方向における入射角度（光線入射角θｘ）の範囲を示している。図２（ａ）に示すように、光線入射角θｘは、受光面に垂直な軸を０度として、受光面に垂直な軸と光線入射角との正負の方向の角度で表す。
【００２２】
図２（ｂ）は横軸に光線入射角θをとり縦軸に受光感度をとって、左の瞳を透過した左光束を受光するＬ画素と、右の瞳を透過した右光束を受光するＲ画素の受光感度の特性を、実線Ｌ及び破線Ｒにて夫々示している。なお、図２（ｂ）は光軸上に位置する焦点検出用画素の受光感度特性を示しており、Ｌ画素とＲ画素の受光感度特性は、光線入射角０についてほぼ左右対称となっている。
【００２３】
図３のように、軸外光束（受光面Ｘに対応する光束）は、光軸に対し傾きを持つことがある。このような軸外の焦点検出用画素を用いたＡＦ演算では光軸上の光束について使用するＡＦ感度とは異なるＡＦ感度を算出する必要がある。ＡＦ感度を算出するためには、光束の範囲を求める必要があるが、光束の幅を表す補正Ｆ値を用いただけでは適正なＡＦ感度を得ることはできず、光束の傾きを示す値も必要となる。
【００２４】
焦点検出用画素の受光感度は、瞳分割方向に角度特性を有している。本実施形態においては、結像光束の角度範囲と焦点検出用画素の角度特性とから、ＡＦ感度を演算する。即ち、本実施の形態においては、適正なＡＦ感度を得るためのＡＦ演算パラメータとして、Ｌ，Ｒ画素の感度の情報及びＬ，Ｒ画素に入射する結像光束の角度範囲に関する情報（光束の幅を表わす補正Ｆ値と光束の傾き）を用いている
【００２５】
図４及び図５は結像光束の角度範囲とＡＦ感度との関係を説明するための説明図である。図４は光軸上の焦点検出用画素について示し、図５は光軸外の焦点検出用画素について示しており、Ｌ画素とＲ画素の受光感度特性は、非対称な特性となっている。
【００２６】
図４に示すように、光軸上の焦点検出用画素には、例えば破線太線にて示す角度範囲の結像光束が入射される。この結像光束は、図４に示すように光軸に対して左右対称であり、最大の入射角と最小の入射角との角度差は、Ｆ値に対応するものである。
【００２７】
また、光軸外の焦点検出用画素における結像光束の最大の入射角と最小の入射角は、図３に示す像高Ｘに応じてシフトし、例えば図５の破線太線にて示す角度範囲となる。なお、この場合の結像光束の最大の入射角と最小の入射角の角度差は、図３では図示を省略したが正確には、補正Ｆ値に対応する。従って、補正Ｆ値と、結像光束の中心を通る光線の入射角（以下、結像光束入射角という）とを用いることで、結像光束の最大の入射角と最小の入射角の情報を得ることができる。
【００２８】
本実施形態においては、演算を簡単なものとするために、補正Ｆ値と結像光束入射角（結像光束の中心方向）の情報を用いて、焦点検出用画素に入射する光束の範囲を求め、これにより、ＡＦ感度を求める。この場合において、受光面において所定の像高に入射される結像光束の入射角度は、絞りと受光面間における光学系の収差等の影響を受けるので、光学系毎に異なる。そこで、本実施の形態においては、光学系において得られる、受光面の像高に対応する結像光束入射角の情報をＡＦ演算パラメータとする。
【００２９】
図６は像高Ｘの焦点検出用画素に入射される入射光束について、有効口径（補正Ｆ値）及び結像光束の中心方向である結像光束入射角θｃを説明するための説明図である。図６（ａ）は像高Ｘから見た瞳の角度範囲を示している。像高Ｘ方向には、結像光束は、入射角θＬからθＵの範囲に存在し、その中心が結像光束入射角θｃである。
【００３０】
更に、受光面への光線入射角は、結像光束の中心を通る光線（図６（ｂ）の破線）と光軸との交点の位置と１対１に対応する。この位置の変化の比率は、結像光線入射角θｃの変化の比率に対して比較的小さい。このため、結像光束入射角θｃの情報に代えてこの位置の情報を用いることで、比較的少ないビット数で高精度の制御が可能である。本実施の形態においては、以後この位置、即ち、結像光束の中心を通る直線が光軸と交わる位置を、補正射出瞳位置（ＣＥＸＰＩ）というものとする。なお、通常、近軸量として定義される射出瞳位置とは異なることがある。
【００３１】
なお、補正射出瞳位置（ＣＥＸＰＩ）は下記（１）式によって示すことができ、補正Ｆ値（ＣＦ値）は下記（２）式によって示すことができる。
【００３２】
【数１】
0006483432.tif 000002
【００３３】
このように、本実施形態においては、ＡＦ演算パラメータとして、補正Ｆ値（ＣＦ値）及び像高に応じて補正した補正射出瞳位置（ＣＥＸＰＩ）の情報を用いる。これらの情報は、光学系毎に異なる値となるので、光学系からの情報を利用する。また、結像光束入射角θｃの値によっては、補正射出瞳位置（ＣＥＸＰＩ）が無限遠になることがあるので、補正射出瞳位置（ＣＥＸＰＩ）の逆数の値をＡＦ演算パラメータとしたほうがよい。
【００３４】
本実施形態においては、カメラのレンズ側のＡＦ演算パラメータとして、像高に応じて補正した補正Ｆ値（ＣＦ値）及び像高に応じて補正した補正射出瞳位置（ＣＥＸＰＩ）の情報を用い、カメラのボディ側のＡＦ演算パラメータとして、焦点検出用画素の受光感度特性を用いる。レンズ側のＡＦ演算パラメータは、光学設計に基づいたレンズ側固有の値であり、一方ボディ側のＡＦ演算パラメータは、撮像素子の設計に基づいたボディ側固有の値である。従って、これらのＡＦ演算パラメータをレンズ側及びボディ側で夫々保持することで、レンズ側及びボディ側の種類が夫々変化した場合でも、レンズ側及びボディ側のＡＦ演算パラメータを利用することができ、高精度のＡＦ演算が可能となる。
【００３５】
図７は軸外の像高Ｘの焦点検出用画素の受光感度及び結像光束の入射角度範囲と、ＡＦ感度との関係を説明するための説明図である。実線ＬはＬ画素の受光感度を示し、破線ＲはＲ画素の受光感度を示している。図７の感度特性によって示される焦点検出用画素に、破線太線の角度範囲で結像光束が入射するものとする。即ち、図７は結像光束入射角θｃを中心に、補正Ｆ値（ＣＦ値）に対応する角度範囲だけ結像光束が入射することを示している。
【００３６】
Ｌ画素の受光量は、図７（ａ）の斜線部分にて示すことができる。また、Ｒ画素の受光量は、図７（ｂ）の斜線部分にて示すことができる。図７（ａ）の斜線領域の重心位置は左光束の入射方向に相当し、図７（ｂ）の斜線領域の重心位置は右光束の入射方向に相当するものと考えることができる。そして、これらの重心位置間の角度間隔（重心角度間隔）は、ＡＦ感度に比例すると考えられる。
【００３７】
即ち、重心角度間隔ＧＬ、ＧＲは、下記（３）、（４）式によって示すことができ、ＡＦ感度は重心角度の間隔に所定の定数Ａを乗じた下記（５）式によって示すことができる。ここで、Ｌ、Ｒ画素の受光感度特性をそれぞれｆＬ、ｆＲとする。なお、実際には、図６（ａ）の斜線部に示すように、光束はθｘ、θｙの２次元であるので、重心角度ＧＬは式（６）によって示される（重心角度ＧＲについては同様であるので省略する）。
【００３８】
【数２】
0006483432.tif 000003
【００３９】
なお、図７は所定像高の焦点検出用画素の受光感度特性を示しているが、像高に応じて焦点検出用画素の受光感度特性が変化する。従って、ボディ側では、各像高毎の焦点検出用画素の受光感度特性の情報を保持して利用する。
【００４０】
また、図７（ａ），（ｂ）の斜線領域の面積は、各Ｌ，Ｒ画素の受光量に相当する。同一被写体に対するＬ，Ｒ画素の受光量に差があると、Ｌ画素に基づくＬ画像とＲ画像に基づくＲ画像とが相違してしまい、２像間隔の検出が困難となってしまう。そこで、図７（ａ），（ｂ）の斜線領域の面積に応じてＬ，Ｒ画像信号を照度補正（シェーディング補正）することで、２像間隔の検出を容易にするようになっている。なお、図７（ａ）の斜線部分の面積ＳＬと図７（ｂ）の斜線部分の面積ＳＲは下記（７）、（８）式によって示すことができ、照度補正係数はたとえば下記（９）式によって示すことができる。照度補正は、この照度補正係数をＬ画素の出力に乗算することにより行われる。なお、実際には、図６（ａ）の斜線部に示すように光束はθｘ、θｙと２次元であるので、面積ＳＬは式（１０）により示される（面積ＳＲについては同様なので省略する）。
【００４１】
【数３】
0006483432.tif 000004
【００４２】
ここまで説明を簡単にするために、瞳分割方向での断面で説明を行ったが、前述のように瞳はθｘ、θｙと２次元であり、焦点検出用画素の受光感度特性も同じく２次元である。図９は、これを示したものであり、図９（ａ）はＬ画素、図９（ｂ）はＲ画素の感度特性を、θｙ方向も含めて等高線状に示している。ここで、縦横の軸は、それぞれ角度θのＴａｎで表している。
【００４３】
特許文献２では、瞳の形状は円とみなして簡略化している。実際の光学系において画面中心部分では、瞳形状は略円形とみなすことができるが、画面周辺への光束を考慮すると、図９の太い実線で示すように、その限りではなく、瞳形状の変形の影響にも配慮する必要がある。本実施形態においては、この点において、より正確な瞳形状を効率よく定義することにより、画面周辺の測距精度を改善するものである。
【００４４】
図８は、防振機構による撮像素子の像高の影響を説明する図である。防振機構の作動時には、光学系から見ると、像高が変化したのと同様になる。そのため、防振機構による移動分を考慮して像高を計算する。図８（ａ）は、防振機構が動作し、撮像素子２１が上方向にΔＩＳだけ移動した様子を示す。このときは、測距点は、光学系の位置を基準としてみるとΔＩＳ移動前の測距点Ｉｐから測距点Ｉａに移動する。
【００４５】
防振機構の作動時の像高補正は、測距時の防振機構による移動量ΔＩＳを求め、これから防振機構駆動時の測距像高（測距点の像高）ＩＨ’［ｄ］を、下記（１１）式より求める。
ＩＨ’＝ＩＨ＋ΔＩＳ      （１１）
上記（１１）式で求めたＩＨ’で、瞳形状パラメータを求める。
【００４６】
次に、図１０を用いて、本実施形態における構成を説明する。本実施形態に係るカメラは、主要な回路が構成されたボディ部２０と、ボディ部２０の筐体に装着可能に取り付けられるレンズ部１０によって構成される。なお、レンズ部１０は、ボディ部２０に固定されているタイプのレンズ部であってもよい。
【００４７】
レンズ部１０には、光学系１１、レンズ情報取得部１２、メモリ１３、制御部１４が設けられている。光学系１１は被写体の光学像をボディ部２０の撮像素子２１の撮像面に導くようになっている。光学系１１は、図示しないレンズを有しており、制御部１４により駆動制御されて合焦するフォーカス駆動機能を備えている。また、光学系１１はズーム機能を有するものであってもよい。なお、レンズ部１０としては、単焦点の撮影レンズを有するものを採用してもよい。
【００４８】
また、光学系１１は、図示しない絞りを有しており、絞りの開口径を制御することにより、撮影レンズ中を通過する被写体光束の透過光量を制御する。また絞りの開口径が変化すると、被写体光束の入射角も変化する。
【００４９】
レンズ１０部内のレンズ情報取得部１２は、レンズ部１０内のレンズ状態情報、例えば、光学系のズーム位置（ Ｚｍｅｎｃ）、光学系のピント位置（被写体距離、ＩＯ）、絞り値（ＦＮｏ）を検知し、この検知したレンズ状態情報をボディ部２０に出力する。
【００５０】
レンズ部１０内のメモリ１３は、フラッシュメモリ等の電気的に書き換え可能な不揮発性メモリであり、レンズ部１０に関する各種情報、例えば、絞り位置、絞り径、射出瞳位置、射出瞳径、フォーカスレンズ位置、像高及び方向に応じたケラレ等に関する情報を記憶する。また、メモリ１３は、ＡＦ演算パラメータとして、レンズの状態に応じた補正Ｆ値（ＣＦ値）及び補正射出瞳位置（ＣＥＸＰＩ）の情報を記憶している。メモリ１３は、結像光束の入射角度範囲に関する情報を記憶する第１の記憶部として機能する。入射角度範囲に関する情報は、撮影光学系に含まれる複数のレンズ群の開口に基づく複数の円弧の形状に関する情報を含んでいる（後述する図１３〜図１７参照）。メモリ１３のＡＦ演算パラメータをボディ部２０に送信することで、ボディ部２０において、ＡＦ感度の情報を演算することができる。
【００５１】
制御部１４は、メモリ１３内に記憶されているプログラムに従って、ボディ２０内の制御部４０の制御命令に応じて、レンズ部１０内の各部を制御する。制御部１４は、ボディ２０との通信、光学系１１内のフォーカスレンズ制御、絞り制御等を行う。ボディ２０との通信によって、レンズ情報取得部１２が取得したレンズ状態情報の送信、メモリ１３内に記憶されている各種情報の送信等を行う。
【００５２】
ボディ部２０は、撮像素子２１、信号抽出部２２、画像処理部２３、表示部２４、記録部２５、防振部２６、ＡＦ感度演算部２７、本体メモリ２８、照度補正部２９、２像間隔演算部３０、レンズ制御量算出部３１、制御部４０を有する。
【００５３】
撮像素子２１は、ＣＭＯＳイメージセンサ、ＣＣＤイメージセンサ等の撮像素子であり、光学系１１による被写体像の結像位置付近に配置される。撮像素子２１は、上述した、撮像用画素、焦点検出用画素であるＬ画素およびＲ画素から構成されている。したがって、この撮像素子は、撮像用画素及び対をなす焦点検出用画素を有している。撮像素子２１は、被写体像を光電変換し、光電変換信号を信号抽出部２２に出力する。
【００５４】
信号抽出部２２は、撮像素子２１の出力から画像信号を抽出して出力する。なお、この画像信号中には、撮像用画素Ｎの出力に基づく画像信号だけでなく、Ｌ画素の出力に基づくＬ画像信号及びＲ画素の出力に基づくＲ画像信号が含まれる。信号抽出部２２は取り込んだ画像信号を画像処理部２３に出力すると共に、焦点検出用画素（Ｌ画素、Ｒ画素）の出力に基づくＬ画像信号及びＲ画像信号を照度補正部２９に出力する。
【００５５】
画像処理部２３は、信号抽出部２２からの画像信号に対して、所定の信号処理、例えば、色信号生成処理、マトリックス変換処理、その他各種の信号処理を行う。画像処理部２３は、処理後の画像信号を表示部２４に出力し、撮像画像を表示させる。また、画像処理部２３は、処理後の画像信号に対して符号化処理を施して圧縮した画像情報を記録部２５に出力し、この画像情報記録させる。
【００５６】
記録部２５としては、例えばカードインターフェースを採用することができ、記録部２５はメモリカード等に画像情報や音声情報等を記録可能である。また、記録部２５は、記録媒体に記録された画像情報及び音声情報を読み出して画像処理部２３に供給することができる。画像処理部２３は、記録部２５からの画像情報及び音声情報を復号化して、画像信号及び音声信号を得ることができる。
【００５７】
防振部２６は、ボディ２０に加えられた手ブレ等の動きをジャイロ等のセンサによって検出し、この動きを相殺するように撮像素子２１を、光学系１１の光軸と垂直な面内で駆動する（防振動作）。また、防振動作を行う際には、撮像素子２１の移動量に関する情報（図８のΔＩＳ）をＡＦ感度演算部２７に出力する。
【００５８】
ＡＦ感度演算部２７は、上述したように、デフォーカス量を算出するためのＡＦ感度を求める際に使用される。すなわち、ＡＦ感度をα、２像間隔をＡとすると、デフォーカス量Ｄｅｆは、Ｄｅｆ＝α×Ａで表すことができる。ＡＦ感度演算部２７は、防振部２６から撮像素子２１の移動量ΔＩＳ、レンズ部１０内のレンズ情報取得部１２からのレンズ状態情報と、メモリ１３からのレンズ情報（瞳を形成する円弧の情報）を入力する。また、本体メモリ２８から撮像素子２１の製造時の斜入射特性の角度ズレ情報も入力する。
【００５９】
本体メモリ２８は、フラッシュメモリ等の電気的に書き換え可能な不揮発性メモリであり、上述した撮像素子２１の製造時の斜入射特性の角度ズレ情報（Δθ）が記憶されている。また、本体メモリ２８には、図９（ｂ）に示したような、測距位置への光束の上光線の射出角θＵに応じたＵｐと、下光線の射出角θＬに応じたＬｏ毎にＡＦ感度が記憶されている。本体メモリ２８は、焦点検出用画素の受光感度特性の情報を記憶する第２の記憶部として機能する。これらの情報以外にも、ボディ２０内の各種調整値や、制御部４０の制御用のプログラム等を記憶する。なお、レンズ部１０からのＡＦ感度演算部２７に出力される各情報は、一旦、本体メモリ２８に記憶し、必要に応じて、ＡＦ感度演算部２７に出力するようにしてもよい。ＡＦ感度演算部２７は、これらの情報に基づき光束の入射角度範囲を求め、ＡＦ画素の感度特性と合せて演算することにより、ＡＦ感度ならびに照度補正値を算出する。
【００６０】
照度補正部２９は、信号抽出部２２からＬ画像信号およびＲ画像信号と、ＡＦ感度演算部２７から照度補正値を取得してＬ画像信号およびＲ画像信号に対して、照度補正を行う。撮像素子２１のマイクロレンズと焦点検出用画素の位置ズレに起因して、図４および図５に示したようなＬ画像信号とＲ画像信号の受光量のアンバランスを、この照度補正により補正する。
【００６１】
２像間隔演算部３０は、照度補正されたＬ画像信号及びＲ画像信号から、公知の演算式によって、２像間隔を求めてレンズ制御量算出部３１に出力する。
【００６２】
レンズ制御量算出部３１は、２像間隔演算部２０からの２像間隔と、ＡＦ感度演算部２７からのＡＦ感度の情報を用いて、デフォーカス量を算出する。ＡＦ感度の情報が像高に応じたものとなっているので、レンズ制御量算出部３１は、軸外の焦点検出用画素を用いて２像間隔が求められている場合でも、高精度にデフォーカス量を算出することができる。この算出されたデフォーカス量は、レンズ部１０内の制御部１４に出力され、制御部１４はこのデフォーカス量に基づいて光学系１１を制御して自動焦点調節制御を行う。
【００６３】
ＡＦ感度演算部２７は、第１の記憶部及び第２の記憶部から読み出した情報に基づいて焦点調節制御のための情報を算出する制御量算出部として機能する。この制御量算出部は、複数の円弧の形状に関する情報に基づいて、入射角度範囲の境界を決定する。入射角度範囲は、円弧の形状を与える円の重なった部分となる。また、制御量算出部は、焦点検出用画素の受光感度特性に基づき、境界内の受光感度を積算して受光量を求め、受光量の重心位置を算出し、対をなす焦点検出用画素の重心位置の間隔に基づいて、焦点検出用画素の出力に基づいて求められる位相差検出情報をレンズ部のデフォーカス量に変換するためのＡＦ感度を算出する（図１１の＃１３、図１２のＳ９参照）。
【００６４】
制御部４０はボディ部２０の各部を制御する。例えば、制御部４０は、ボディ部２０の筐体に設けられた各種スイッチ、例えば撮影モード設定等のスイッチや撮影を行うためのレリーズボタン等に対するユーザ操作を検出し、ユーザ操作に基づいて、各部を制御する。
【００６５】
次に、デフォーカス量算出のための処理の流れについて、図１１に示す処理フロー図を用いて説明する。まず、レンズ部１０内のレンズ情報取得部１２から、ズーム位置情報（Ｚｍｅｎｃ）（＃１ａ）、被写体距離情報（ＩＯ）（＃１ｂ）、絞り値情報（ＦＮｏ）（＃１ｃ）を取得し、ボディ部２０のＡＦ感度演算部２７に出力する（＃１）。
【００６６】
また、ボディ部２０内の防振部２６がＩＳ駆動量ΔＩＳ（ｘ）を取得する（＃５）。すなわち、防振部２６が防振動作を行う際には、撮像素子２１の移動量に関する情報（図８（ａ）に示すΔＩＳ）を取得する。また、制御部４０が測距エリアを取得する（＃３）。測距エリアは、画像処理部２３によって検出された顔の位置や、また撮影者が操作部材によって指定した位置等に基づいて決定される。
【００６７】
制御部４０は、測距エリアとＩＳ駆動量ΔＩＳ（ｘ）を用いてＩＳ分像高補正を行う（＃７）。ここでは、前述した（７）式、ＩＨ’＝ＩＨ＋ΔＩＳ、に従って像高の補正を行う。すなわち、防振動作によって、決定された測距エリアに対応する撮像素子２１上のエリアが移動することから、移動先の光学上の位置を算出し、ＡＦ感度演算部２７に出力する。
【００６８】
レンズ１０内のメモリ１３には、レンズ状態に応じた瞳形状パラメータが記憶されており（＃９）、これらのデータを読み出して、ボディ部２０のＡＦ感度演算部２７に出力する。
【００６９】
ＡＦ感度演算部２７は、＃１によって取得されたレンズ部１０からのレンズ情報と、＃７において算出されたＩＳ分像高補正値と、メモリ１３に記憶されているデータを入力し、瞳形状パラメータの補間演算を行う（＃１１）。ここでは、＃１において取得したズーム位置、被写体距離、絞り値、＃７において算出した像高に基づいて、メモリ１３に記憶されていた瞳形状パラメータを用いて、演算に用いる瞳形状パラメータを求める。なお、メモリ１３に記憶されているデータは、とびとびであることから、補間演算する
【００７０】
ボディ部２０内の本体メモリ２８には、撮像素子２１の製造時の斜入射特性の角度ズレの情報（Δθ）が記憶されていることから、ＡＦ感度演算部２７は、この角度ズレ情報Δθを用いて、θＵ＋Δθ、θＬ＋Δθを演算する。
【００７１】
信号抽出部２２からのＲ画素とＬ画素の画素値（＃１７）と、撮像素子の斜入射特性の角度ズレ情報（＃１５）は、照度補正部２９に出力され照度補正を行う（＃１９）。ここでは、ＡＦ感度演算部２７からの照度補正値を用いて、焦点検出用画素（ＡＦ画素）の右開口と左開口の光量差を補正する。
【００７２】
照度補正を行った焦点検出用画素の画素値は、２像間隔演算部３０に出力され、２像間隔演算を行う（＃２１）。ここでは、公知の位相差ＡＦによって、Ｒ画素列とＬ画素列の２像間隔（ＥＬ）を算出する。
【００７３】
レンズ制御量算出部３１は、＃１３で算出されたＡＦ感度ｄｅｆ＿ｅｌと、＃２１で算出された２像間隔（ＥＬ）を入力し、デフォーカス演算を行う（＃２３）。ここでは、２像間隔値（ＥＬ）が該当する測距エリアのＡＦ感度（ＺＡＦＫ）を選択し、このＡＦ感度をＥＬ値に乗算することにより、デフォーカス量を求める。なお、同一エリアでは、エリア内を複数に分割したブロックが別でも同じ係数を選択する。この演算によってデフォーカス量が求まると（＃２５）、レンズ部１０内の制御部１４に出力され、制御部１４は光学系１１内のフォーカスレンズを合焦位置に駆動制御を行う。
【００７４】
このように、本実施形態においては、防振部２６の出力（＃５参照）を元に補正した像高位置に応じた瞳形状パラメータから焦点検出用画素への入射角度範囲を求め、本体メモリ２８に記憶させてある焦点検出用画素の受光感度特性を合せることによりＡＦ感度及び照度補正値を算出する。このため、例えば、防振動作によって、撮像素子２１が光学系１１の垂直な面内で移動した場合であっても、この像高に応じて情報（ＡＦ感度）を補正でき、正確なデフォーカス量を求めることができる。
【００７５】
また、本実施形態においては、レンズ部１０内のメモリ１３は、焦点検出用画素に入射する光束の入射角と角度範囲に関する情報（瞳形状パラメータ）を記憶し、またボディ部２０内の本体メモリ２８は焦点検出用画素の特性に関する情報を記憶している。このため、焦点調節のための情報（デフォーカス量）を算出するにあたって、レンズ部１０側の情報と、ボディ部２０側の情報が複雑に絡み合う場合であっても、それぞれの情報を別々に処理できることから、正確なデフォーカス量を求めることができる。
【００７６】
次に、図１２に示すフローチャートを用いて、本実施形態におけるカメラの全体制御について説明する。このフローは、制御部４０が本体メモリ２８に記憶されたプログラムに従って、レンズ部１０内の制御部１４、およびボディ部２０内の各部を制御することにより実行する。
【００７７】
カメラに電源が投入されると、制御部４０はレンズ通信を行う（Ｓ１）。ここでは、レンズ情報取得部１２からレンズ状態情報を取得し、またメモリ１３からレンズ情報として瞳形状パラメータ等を取得する。なお、レンズ通信は、このステップ以外にも周期的、または必要に応じて、制御部４０と制御部１４の間でなされる。
【００７８】
レンズ通信を行うと、次に、スルー画表示を行う（Ｓ３）。撮像素子２１からの画像信号に基づいて、表示部２４に撮像画像（スルー画）をライブビュー表示させる。
【００７９】
スルー画を表示すると、次にファーストレリーズか否かを判定する（Ｓ５）。ここでは、制御部４０が、レリーズ釦の半押しに連動するファーストレリーズスイッチの状態に基づいて判定する。この判定の結果、ファーストレリーズがなされていない場合には、ステップＳ１に戻る。
【００８０】
ステップＳ５における判定の結果、ファーストレリーズがなされた場合には、測距位置の光束に対応する瞳形状を算出する（Ｓ７）。ここでは、ＡＦ感度演算部２７が、ズーム位置、被写体距離、絞り、ＩＳ分像高補正された像高、メモリ１３からのデータを用いて、瞳形状パラメータを求め、これらの値から、測距位置への光束の瞳形状を算出する（図１１の＃１１、＃１３参照）。
【００８１】
瞳形状を算出すると、次に、ＡＦ感度を算出する（Ｓ９）。ここでは、ＡＦ感度演算部２７が、ステップＳ７において求めた補正した測距位置への光束の瞳形状と、本体メモリ２８に記憶されている焦点検出用画素の感度特性とから瞳形状範囲の感度特性に基づいてＡＦ感度と照度補正値を求める（図１１の＃１３参照）。なお、ＡＦ感度を求めるにあたって、図１３ないし図１６を用いて後述するように、瞳形状を求め、この瞳形状を用いてＡＦ感度を算出する。
【００８２】
ＡＦ感度と照度補正値を算出すると、次に、ＡＦ用画像の読み込みを行う（Ｓ１１）。ここでは、撮像素子２１から読み出した画素値の中から信号抽出部２２によって焦点検出用画素（Ｒ画素とＬ画素）の画素値を読み込む。
【００８３】
ＡＦ用画像の読み込みを行うと、次に、照度補正を行う（Ｓ１３）。ここでは、ステップＳ１１において読み込んだ焦点検出用画素値に対して、ステップＳ９で算出した照度補正値（図１１の＃１３）と本体メモリ２８に記憶されている撮像素子２１の製造時の斜入射の角度ズレ情報を用いて、照度補正を行う（図１１の＃１９参照）。
【００８４】
照度補正を行うと、次に、デフォーカス量算出を行う（Ｓ１５）。ここでは、２像間隔演算部３０が、照度補正した焦点検出用画素値を用いてＬ画素値とＲ画素値の２像間隔を算出する。この算出した２像間隔と、ＡＦ感度演算部２７において演算されたＡＦ感度を用いて、レンズ制御量算出部３１がデフォーカス量を算出する（図１１の＃２３参照）。
【００８５】
デフォーカス量を算出すると、次に、ピント合わせを行う（Ｓ１７）。ここでは、ステップＳ１５において算出されたデフォーカス量をレンズ部１０内の制御部１４に送信し、制御部１４がデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズを合焦位置に到達するように駆動制御する。
【００８６】
ピント合わせを行うと、次に、セカンドレリーズか否かを判定する（Ｓ１９）。ここでは、制御部４０が、レリーズ釦の全押しに連動するセカンドレリーズスイッチの状態に基づいて判定する。
【００８７】
ステップＳ１９における判定の結果、セカンドレリーズでない場合には、ステップＳ５と同様に、ファーストレリーズか否かを判定する（Ｓ２１）。ファーストレリーズであった場合には、ステップＳ１９とＳ２１における判定を繰り返す。一方、ファーストレリーズされていない場合には、レリーズ釦から指が離れ、レリーズ釦の半押しが解除された状態であり、ステップＳ１に戻る。
【００８８】
一方、ステップＳ１９における判定の結果、セカンドレリーズの場合には、撮影を行う（Ｓ２３）。撮影時点では、像高に応じて補正されたＡＦ感度を用いて焦点調節動作が完了しており、被写体にピントが合っている。撮影が開始されると、シャッタ時間の間、撮像素子２１が露光され、シャッタ時間が経過すると、撮像素子２１から画素値が読み出され、信号抽出部２２によって撮像用画素の画素値が抽出される。この抽出された画素値は画像処理部２３によって画像処理された後、記録部２４に記録される。撮影が終了すると、ステップＳ１に戻る。
【００８９】
次に、本実施形態における瞳形状の算出方法について説明する。前述の図９は、光軸外の位置に入射する光束の瞳形状を示している。
【００９０】
図９に示すような、瞳形状の変形は瞳のケラレにより生ずる。このような瞳のケラレが発生する要因を、図１３で示すモデルで説明する。本実施形態においては、複数の円の重ねあわせで瞳を定義するモデルよって、実際の瞳の形状に近くなるようにする。
【００９１】
図１３は、複数の絞りにより、撮像面における光軸外の位置へ入射する光束がけられ、見かけ上の瞳の形状が変形する様子を示す。図１３（ａ１）、（ｂ１）は光軸を含む平面で見た図であり、図１３（ａ２）、（ｂ２）は光軸と平行な軸に対して光束の入射する角度範囲（瞳形状）を表した図である。撮影光学系中のレンズ枠等により、光束が遮られてしまい、実質的に複数の絞りが配置されているのと同等になる。図１３（ａ）に示す例では、光軸上から見たときに、３個の絞り１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃが、見かけの位置Ｚａ，Ｚｂ，Ｚｃに見かけ半径Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃの形状で配置されている。
【００９２】
光軸上から瞳を望む見かけ上の瞳の形状は、明るさ絞りの径で決まっている。ｔａｎｘ，ｔａｎｙ＝０，０ を中心とした円形になる（図１３（ａ））。すなわち、光軸上から望んだ見かけ上の瞳は、瞳１００ａ、１００ｂ、１００ｃである。なお、見かけ上の瞳の座標系は、光束角度を表現するために、ｔａｎＸ軸、ｔａｎＹ軸により示す。撮像面上の観測点に垂直な光束を角度０、すなわち座標系の原点ｔａｎＸ＝０、ｔａｎＹ＝０の原点として示す。図１３（ａ）に示すように、絞り１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの瞳１０２ａ、１００ｂ、１００ｃの中心は、いずれも原点位置にある。
【００９３】
撮像面の光軸外の位置から瞳を望んだ時の見かけ上の瞳の形状は、一般的には、明るさ絞り以外の絞り（レンズ枠内径・フレア絞り内径）により光束がけられて変形した形状となる。たとえば、光軸外の位置Ｘから瞳を望むと、各絞りの中心位置がずれて見えるため、明るさ絞りに隠れていた他の絞りが見えてくる。従って、光軸外位置Ｘでは、このような他の絞りにより光束がけられ、見かけ上の瞳の形状が変形する（図１３（ｂ））。
【００９４】
図１３（ｂ２）を拡大した図１４に示す例では、光軸外位置Ｘから瞳を望んだ場合を示す。この例では、３個の絞り１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃに対応する見かけ上の瞳は、それぞれ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃとなる。そして、光軸外位置Ｘに入射する光束に対応する瞳は、３個の絞り１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの全てによりけられてない透過する光束に相当する。従って、光軸外位置Ｘに入射する光束に対応する瞳は、３個の絞りの開口にそれぞれ対応する見かけ上の瞳１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの各円（３重円）で囲まれた開口部分であり、３個の円の領域の積（３個の円が重なる領域）の領域３０２である。また、点８０、８１は、投影瞳１０２ａの下端の角度情報８１と投影瞳１０２ｃ上端の角度情報８０を示している。さらに、領域３０２の上端角度情報８０、下端角度情報８１も示している。
【００９５】
このように、光軸外の位置では、複数の絞りによって光束がけられて瞳形状が変形することが分かる。測距エリアが光軸外に位置する場合、すなわち測距エリアの像高が変化した場合に、正確な焦点調節を行うためには、このように光束がけられることによる瞳形状の変形を考慮してＡＦ感度を算出する必要があり、そのためには、瞳形状を正確に定義する。本実施形態では、測距エリア毎に記憶されている測距エリアの位置から撮影レンズの瞳を望む時の光束の上端（図１４の８０）と下端（図１４の８１）を示す角度情報等の瞳形状パラメータを用いて、有効な瞳領域の角度情報を高精度に算出することにより、メモリ容量を削減させるとともにＡＦ感度の算出精度を高めている。
【００９６】
図１５は、像高を有する周辺の測距エリアに対応する見かけ上の瞳と、光軸上の測距エリアに対応する見かけ上の瞳との関係を説明するための図である。ここでは、他の絞りでのケラレや、収差の影響を考慮しない場合について説明する。
【００９７】
像高Ｘ（座標（ｘ，０））から瞳を望む場合に、像高Ｘが変化しても見かけの瞳の大きさは変化しない。したがって、図１５に示す光軸上の測距点に対応する見かけ上の瞳１００ｂの直径と、像高Ｘから瞳を望んだ時の見かけ上の瞳１０２ｂの直径は同一である。このように、同じ絞りの縁により見かけ上の瞳の形状が決まっているならば、座標（ｘ，ｙ）と座標（ｘ，０）にそれぞれ対応する見かけ上の瞳の直径（大きさ）は等しい。
【００９８】
また、ｙ方向に像高が変化しても、見かけ上の瞳の位置のｘ座標は変わらない。図１５に示すように、光軸上の見かけ上の瞳１００ｂの外形を示す円とｔａｎＸ軸との交点は（ｔａｎθｘ０，０）である。また、不図示の像高Ｙを有する位置（０，ｙ）から瞳を望んだ見かけ上の瞳１０１ｂの外形を示す円に対するｔａｎＹ軸と平行する接線との接点は、（ｔａｎθｘ０，ｔａｎθｙ１）で示される。つまり、任意の像高を有する位置に対応する見かけ上の瞳は、光軸上に対応する見かけ上の瞳と同じ大きさの円を平行移動させて表現することができる。
【００９９】
次に、図１６を用い、３重円を描いて有効な瞳領域を決定する手順を示す。図１３に示す投影瞳１００ａ、１００ｂ、１００ｃに対応する絞り１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの見かけ半径の角度情報Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、見かけの位置Ｚａ、Ｚｂ、Ｚｃは、予め記憶されているものとする。これらの情報はレンズ部１０のメモリ１３に記憶されている。
【０１００】
見かけ半径の角度情報は、光束の範囲を決めている面（図１３（ｂ）における絞り１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ）のそれぞれにおいて、他の面でのケラレを考慮することなく、撮像面からの見かけの角度を正接（ｔａｎ）で表したものである。また、見かけの位置Ｚは、光軸外の位置Ｘから各面の中心を見込む角度をθとしたとき、Ｚ＝Ｘ／ｔａｎθとなる。
【０１０１】
図１６は、任意の像高を有する位置に対応する瞳投影図を示す。以下の説明においては、見かけ上の瞳を投影瞳と称する。投影瞳１００ａ、１００ｂ、１００ｃは、光軸上である座標（０，０）から瞳を望んだ見かけ上の瞳である投影瞳を示し、それぞれ絞り１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ（図１３（ｂ）参照）に対応している。
【０１０２】
また、投影瞳１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは、座標（ｘ，ｙ）に対応する投影瞳であり、それぞれ複数の絞り１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃに対応する。光軸外の位置座標（ｘ，ｙ）の瞳形状は、投影瞳１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの領域の積の領域３０３となる。
【０１０３】
このとき、絞り１１２aに対応する投影瞳１０３ａの中心座標（ｔａｎθxa，ｔａｎθya）は、下記（１２）（１３）式より求まる。
ｔａｎθxa＝ｘ／Ｚａ  ・・・（１２）
ｔａｎθya＝ｙ／Ｚａ  ・・・（１３）
この座標を中心とした半径Ｒａの領域が、投影瞳１０３ａの領域となる。
【０１０４】
同様に、投影瞳１０３ｂ、１０３ｃの領域も求めることができるため、これらの３つ円で表される投影瞳の領域の積の領域によって瞳形状が定義できる。
【０１０５】
このように、本発明の一実施形態では、光束を定義する面（絞りに相当する面）の見かけの半径と位置を記憶しておき、この見かけの半径と位置から、光軸外の瞳形状と位置を算出している。そして、複数の光束を定義する面（絞り）の情報からそれぞれに対応する複数の投影瞳の形状と位置を算出して重ね合わせることにより、有効な投影瞳領域を求める。このように、光軸外の位置に対応する投影瞳の形状と位置を計算で求めることができるため、像高別の情報が不要になる等、メモリ容量の削減に有利である。反面、軸外の瞳の位置を、見かけの瞳位置と像高から算出しているため、光学系の収差等の影響が有る場合に誤差を生じる。
【０１０６】
次に、瞳形状を求める第１の変形例について説明する。本変形例では、瞳範囲に対する光学系の収差の影響を低減するため、光束の上下端の角度が判る情報と瞳の見かけの半径の情報を用いて、瞳形状を定義する３つの円を求める。
【０１０７】
本変形例では、メモリ１３が、投影瞳１００ａ、１００ｂ、１００ｃの見かけ半径の角度情報Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、各像高での光束の上端８０、下端８１の角度が判る情報を記憶している。図１６は、前述したように、任意の像高を有する位置に対応する瞳投影図を示している。本変形例においても、見かけ上の瞳を投影瞳と称する。
【０１０８】
投影瞳１００ａ、１００ｂ、１００ｃは、光軸上である座標（０，０）から瞳を望んだ見かけ上の瞳である投影瞳を示し、それぞれ絞り１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃに対応している。また、投影瞳１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは、座標（ｘ，ｙ）に対応する投影瞳で、それぞれ複数の絞り１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃに対応する。
【０１０９】
光軸外の位置座標（ｘ，ｙ）の瞳形状は、投影瞳１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの領域の積の領域３０３となる。ここで、光軸外の位置（ｘ，ｙ）の像高ＩＨは下記（１４）式より求められる。
像高ＩＨ＝√（ｘ２＋ｙ２）  ・・・（１４）
すなわち、像高ＩＨは、（ｘ２＋ｙ２）の平方根によって算出することができる。
【０１１０】
また、位置２０３Ｕと位置２０３Ｄは、像高ＩＨでの光束の上端と下端の角度情報を示しており、瞳形状パラメータとしてメモリ１３に記憶されている。このとき、同じ像高ＩＨを有するＸ軸上における位置（ＩＨ，０）での光束の投影瞳の中心座標（ｔａｎθｘｉｈ，０）のＸ成分は、下記（１５）式より求めることができる。つまり、像高ＩＨでの光束の下端の角度情報２０３Ｄと半径の角度情報Ｒａを加算すれば、中心の角度情報となるものである。
ｔａｎθｘｉｈ＝２０３Ｄ＋Ｒａ  ・・・（１５）
【０１１１】
従って、位置（ｘ，ｙ）に対応する投影瞳１０３aの中心座標（ｔａｎθxa，ｔａｎθya）についてｔａｎθxaは、像高ＩＨでの中心の角度情報と、像高ｘと像高ＩＨの比を用いて下記（１６）式より求められる。ｔａｎθyaについても同様に、（１７）式より求められる。
ｔａｎθxa＝（２０３Ｄ＋Ｒａ）×（ｘ／ＩＨ）  ・・・（１６）
ｔａｎθya＝（２０３Ｄ＋Ｒａ）×（ｙ／ＩＨ）  ・・・（１７）
となり、この座標（ｔａｎθxa，ｔａｎθya）を中心とした半径Ｒａの領域が、投影瞳１０３ａの領域となる。
【０１１２】
また、投影瞳１０３ｃの中心座標（ｔａｎθxa，ｔａｎθya）は、同様に、下記（１８）（１９）式より求められる。
ｔａｎθxa＝（２０３Ｕ＋Ｒｃ）×（ｘ／ＩＨ）  ・・・（１８）
ｔａｎθya＝（２０３Ｕ＋Ｒｃ）×（ｙ／ＩＨ）  ・・・（１９）
となり、この座標（ｔａｎθxa，ｔａｎθya）を中心とした半径Ｒｃの領域が、投影瞳１０３ｃの領域となる。
【０１１３】
さらに、投影瞳１０３ｂの中心座標（ｔａｎθxa，ｔａｎθya）は、下記（２０）（２１）式より求められる。
ｔａｎθxa＝ｘ／ＥＸＰＩ  ・・・（２０）
ｔａｎθya＝ｙ／ＥＸＰＩ  ・・・（２１）
となり、この座標（ｔａｎθxa，ｔａｎθya）を中心とした半径Ｒｂの領域が、投影瞳１０３ｂの領域となる。なお、ＥＸＰＩは像面からみた射出瞳位置を示し、Ｚ２と同等であり、瞳形状パラメータとしてメモリ１３に記憶されている。
【０１１４】
本変形例においても、投影瞳１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの３つの円の領域の積の領域で瞳形状を定義することができる。本変形例では、光束の上下端の角度情報を用いることにより、収差の影響等も考慮に入れることができるため、高精度に瞳形状を定義することができる。
【０１１５】
次に、瞳形状を求める第２の変形例について説明する。本発明の一実施形態や第１の変形例においては、投影瞳１００ａ、１００ｂ、１００ｃの半径の角度情報が記憶されている場合について、説明した。しかしながら、投影瞳１００ａ、１００ｂ、１００ｃの半径の角度情報が記憶されていない場合であっても、以下に説明する方法により算出することが可能である。
【０１１６】
図１６は、座標（ｘ，０）、（０，ｙ）、（ｘ，ｙ）の３つの位置における瞳形状と、瞳形状を定義するための円（３０１，１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，３０２，１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，３０３，１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ）を示している。ここでは、投影瞳１０３ａを例に挙げて説明する。
【０１１７】
投影瞳１０３ａは、投影瞳１０１ａ、１０２ａをそれぞれｔａｎＹ軸、ｔａｎＸ軸と平行に移動させたものである。また、投影瞳の半径の角度情報は、投影瞳１０１ａ、１０２ａ、１０３ａともに同じ値Ｒａとなる。投影瞳１０１ａの左端２０１Ｄ、投影瞳１０２ａの下端２０２Ｄの位置は、それぞれ、像高ｘ、像高ｙの光束の下端のデータ（図１４における下端８１に相当）で与えられる。また、投影瞳１０３ａの光軸方向の下端２０３Ｄは像高√（ｘ２＋ｙ２）の光束の下端のデータで与えられる（式（１４）参照）。
【０１１８】
図１７を用いて、投影瞳１０３ａの半径の角度情報Ｒａを算出する具体的な計算方法について説明する。
【０１１９】
図１７に示すように、投影瞳１０３ａの中心の角度情報（Ｏｘ，Ｏｙ）とすると、左端の角度情報ｔａｎθ２は、図１６に示す投影瞳１０１ａの下端の角度情報２０１Ｄに等しく、像高Ｘ（座標（ｘ，０））の角度情報として参照できる。そして半径の角度情報Ｒａについては、式（２２）が成立する。
Ｒａ＝Ｏｘ−ｔａｎθ２                      ・・・（２２）
【０１２０】
次に、図１７に示す投影瞳１０３ａの下端の角度情報ｔａｎθ３は、図１６に示す投影瞳１０２ａの下端の角度情報２０２Ｄに等しく、像高Ｙ（座標（０，ｙ））の角度情報として参照できる。そして半径の角度情報Ｒａについては、式（２３）が成立する。
Ｒａ＝Ｏｙ−ｔａｎθ３                      ・・・（２３）
【０１２１】
最後に、投影瞳１０３ａの光軸方向の角度情報ｔａｎθ１は、像高√（ｘ２＋ｙ２）の角度情報として参照できる。そして半径の角度情報Ｒａについては、式（２４）が成立する。
Ｒａ＝√（Ｏｘ２＋Ｏｙ２）−ｔａｎθ１                      ・・・（２４）
なお、式（２４）において、√（Ｏｘ２＋Ｏｙ２）は（Ｏｘ２＋Ｏｙ２）の平方根を意味する。
【０１２２】
上述の式（２２）（２３）（２４）は、共にＲａに関する式であり、この連立方程式を解くことにより半径Ｒａを求めることができる。
【０１２３】
ここで、Ｏｘ＝Ｏｙとなる条件で考えると、ｔａｎθ２＝ｔａｎθ３となることから、下記（２３’）（２４’）が得られる。
Ｒａ＝Ｏｘ−ｔａｎθ２                  ・・・（２３’）
Ｒａ＝√２×Ｏｘ−ｔａｎθ１            ・・・（２４’）
なお、式（２９’）において、√２は、２の平方根を意味する。
【０１２４】
式（２３’）（２４’）より式（２５）が導かれる。
Ｒａ＝√２（√２−１）×ｔａｎθ２＋（１／√２−１）×ｔａｎθ１  ・・・（２５）
【０１２５】
このようにして、本変形例においては、投影瞳１０３ａの半径の角度情報Ｒａを算出することができる。半径の角度情報Ｒａを算出した結果、投影瞳１０３ａの下端の角度情報ｔａｎθ１と投影瞳１０３ａの半径の角度情報Ｒａより、図１６において、投影瞳１０３ａの下端２０３Ｄを通る半径の角度情報Ｒａを有する投影瞳１０３ａの外形をなす円１０３ａを求めることができる。
【０１２６】
同様の方法により、投影瞳１０３ｃの中心の角度情報（Ｏｘ，Ｏｙ）（Ｏｘ＝Ｏｙ）とすれば、投影瞳１０１ｃの上端の角度情報と、投影瞳１０３ｃの上端に対応する角度情報に基づいて投影瞳１０３ｃの半径の角度情報Ｒｃを算出することができる。そして、図１６において、投影瞳１０３ｃの上端２０３Ｕを通る半径の角度情報Ｒｃを有する投影瞳１０３ｃの外形をなす円１０３ｃを求めることができる。
【０１２７】
最後に、投影瞳１０３ｂは、光軸上の瞳１００ｂ同じ径となるので、像高０（座標（０，０））の角度情報として参照できる。また、投影瞳１０３ｂの中心座標（ｔａｎθxa，ｔａｎθya）は、下記式（２６）（２７）より求めることができる。
ｔａｎθxa＝ｘ／ＥＸＰＩ  ・・・（２６）
ｔａｎθya＝ｙ／ＥＸＰＩ  ・・・（２７）
この座標（ｔａｎθxa，ｔａｎθya）を中心とした半径Ｒｂの領域が、投影瞳１０３ｂの領域となる。なお、ＥＸＰＩは像面からみた射出瞳位置を示す。
【０１２８】
円（投影瞳）１０３ａと円（投影瞳）１０３ｃと円（投影瞳）１０３ｂが求まると、これらの円（投影瞳）の重複する積の領域を有効な瞳領域３０３として求めることができる。有効な瞳領域３０３が求まると、この瞳領域３０３を用いて、ＡＦ感度を算出することができる。
【０１２９】
以上説明したように、本発明の一実施形態や変形例においては、レンズ部１０に結像光束の入射角度範囲に関する情報を記憶するメモリ１３を設け、入射角度範囲に関する情報は、撮影光学系に含まれる複数のレンズ群の開口に基づく複数の円弧の形状に関する情報を含んでいる。またボディ部２０に焦点検出用画素の受光感度特性の情報を記憶する本体メモリ２８を設けており、両メモリから読み出した情報に基づいて焦点調節制御のための情報を算出している（図１１、図１２参照）。
【０１３０】
なお、本発明の一実施形態や変形例においては、複数の絞りとして３個の絞りの例について説明した。しかし、本発明の一実施形態においては絞りの数は、３個に限らず、２個でも４個以上でも構わない。それぞれの絞りの数に応じて、投射瞳の形状を求め、重なりあう領域から有効な瞳領域を求めて、ＡＦ感度を求めればよい。
【０１３１】
また、本実施形態においては、撮影のための機器として、デジタルカメラを用いて説明したが、カメラとしては、デジタル一眼レフカメラでもコンパクトデジタルカメラでもよく、ビデオカメラ、ムービーカメラのような動画用のカメラでもよく、さらに、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assist）、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレット型コンピュータ、ゲーム機器等に内蔵されるカメラでも構わない。いずれにしても、対をなす焦点検出用画素を有する撮像素子からのデータに基づいて焦点調節を行う機器であれば、本発明を適用することができる。
【０１３２】
また、本明細書において説明した技術のうち、主にフローチャートで説明した制御に関しては、プログラムで設定可能であることが多く、記録媒体や記録部に収められる場合もある。この記録媒体、記録部への記録の仕方は、製品出荷時に記録してもよく、配布された記録媒体を利用してもよく、インターネットを介してダウンロードしたものでもよい。
【０１３３】
また、特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず」、「次に」等の順番を表現する言葉を用いて説明したとしても、特に説明していない箇所では、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【０１３４】
本発明は、上記実施形態にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素の幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１３５】
１０・・・レンズ部、１１・・・光学系、１２・・・レンズ情報取得部、１３・・・メモリ、１４・・・制御部、２０・・・ボディ部、２１・・・撮像素子、２２・・・信号抽出部、２３・・・画像処理部、２４・・・表示部、２５・・・記録部、２６・・・防振部、２７・・・ＡＦ感度演算部、２８・・・本体メモリ、２９・・・照度補正部、３０・・・２像間隔演算部、３１・・・レンズ制御量算出部、４０・・・制御部
【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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