(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズを通過した光束を複数の光束に分割する光束分割手段と、
１つのマイクロレンズに対して、視差を有する光束をそれぞれ受光し光電変換する複数の光電変換部を有する画素部を複数有し、前記分割された光束の一方を受光する第１の撮像素子と、
１つのマイクロレンズに対して、視差を有する光束をそれぞれ受光し光電変換する複数の光電変換部を有する画素部を複数有し、前記分割された光束の他方を受光し、センサ瞳距離の長さが前記第１の撮像素子のセンサ瞳距離よりも長い第２の撮像素子と、
前記第１の撮像素子と前記第２の撮像素子の少なくとも一方から取得した視差を有する２つの信号を用いてデフォーカス量を算出する第１の焦点検出手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記センサ瞳距離は、撮像面から画素部の主光線と前記撮影レンズを通過する光束の光軸とが交わる点に位置するセンサ瞳面までの距離であ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】
前記画素部の主光線は、前記複数の光電変換部の境界部の中心とマイクロレンズの主点を結ぶ線であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１の焦点検出手段は、射出瞳が位置する面である射出瞳面と撮像面との距離であるレンズ瞳距離に応じて、デフォーカス量を算出するための信号を取得する撮像素子を切り替えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第１の焦点検出手段は、前記第１の撮像素子と前記第２の撮像素子のうち、前記レンズ瞳距離と前記センサ瞳距離との差がより小さい撮像素子を用いてデフォーカス量を算出することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記レンズ瞳距離が、第１の所定距離以下である場合には、前記第１の焦点検出手段は前記第１の撮像素子から取得した、視差を有する２つの信号を用いてデフォーカス量を算出し、
前記レンズ瞳距離が、前記第１の所定距離よりも長い場合には、前記第１の焦点検出手段は前記第２の撮像素子から取得した、視差を有する２つの信号を用いてデフォーカス量を算出することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記第１の所定距離は、第１の撮像素子のセンサ瞳距離より長く、第２の撮像素子のセンサ瞳距離より短いことを特徴とする、請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記撮影レンズから前記レンズ瞳距離を取得する取得手段を有することを特徴とする請求項４乃至請求項７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
第１の撮像素子と第２の撮像素子のセンサ瞳距離は、前記レンズ瞳距離が変化し得る範囲内の距離であることを特徴とする、請求項４乃至請求項８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記第１の撮像素子から取得した視差を有する２つの信号についての信頼性と、前記第２の撮像素子から取得した視差を有する２つの信号についての信頼性とのいずれが信頼性が高いかに応じて、前記第１の焦点検出手段は、デフォーカス量の算出に用いる撮像素子を切り替えることを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記第１の撮像素子から取得した視差を有する２つの信号の信頼性が、前記第２の撮像素子から取得した視差を有する２つの信号よりも信頼性よりも高い場合には、前記第１の焦点検出手段は、前記第１の撮像素子から取得した視差を有する２つの信号を用いてデフォーカス量を算出し、
前記第１の撮像素子から取得した視差を有する２つの信号の信頼性よりも、前記第２の撮像素子から取得した視差を有する２つの信号の信頼性が高い場合には、前記第１の焦点検出手段は、前記第２の撮像素子から取得した視差を有する２つの信号を用いてデフォーカス量を算出することを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記第１の撮像素子から取得した視差を有する２つの信号の相関値の極小値が、前記第２の撮像素子から取得した視差を有する２つの信号の相関値の極小値以下である場合には、前記第１の撮像素子から取得した視差を有する２つの信号の信頼性が前記第２の撮像素子から取得した視差を有する２つの信号の信頼性よりも高く、
前記第１の撮像素子から取得した２つの信号の相関値の極小値が、前記第２の撮像素子から取得した視差を有する２つの信号の相関値の極小値よりも大きい場合には、前記第２の撮像素子から取得した視差を有する２つの信号の信頼性が前記第１の撮像素子から取得した視差を有する２つの信号の信頼性よりも高いことを特徴とする、請求項１０又は請求項１１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記光束分割手段は、前記撮影レンズを通過した光束を透過及び反射させることで、前記光束を分割することを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記第１の撮像素子は、前記光束分割手段を透過した光束を受光し、前記第２の撮像素子は、前記光束分割手段が反射した光束を受光することを特徴とする、請求項１３に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記第１の撮像素子が有する前記複数の画素部の大きさは、前記第２の撮像素子が有する前記複数の画素部の大きさよりも小さいことを特徴とする、請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記第２の撮像素子が有する前記複数の画素部の数は、前記第１の撮像素子が有する複数の画素部の数よりも少なく、
前記第２の撮像素子では、前記第１の撮像素子よりもフレームレートが高いことを特徴とする、請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１７】
前記第１の撮像素子は記録画像信号として主に静止画を生成するための信号を取得し、前記第２の撮像素子は、記録画像信号として主に動画を生成するための信号を取得することを特徴とする請求項１４乃至請求項１６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１８】
前記第１の撮像素子から取得した信号を処理するための第１の画像処理部と、
前記第２の撮像素子から取得した信号を処理するための第２の画像処理部と、を有し、
前記第１の画像処理部と前記第２の画像処理部によって前記第１の撮像素子と前記第２の撮像素子のそれぞれから取得した信号を、並行して処理することを特徴とする、請求項１乃至請求項１７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１９】
前記第１の撮像素子と前記第２の撮像素子とは光学的に等価な位置に配置されており、第１の撮像素子の撮像面から前記射出瞳面までの距離と、第２の撮像素子の撮像面から前記射出瞳面までの距離は等しいことを特徴とする、請求項１乃至請求項１８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項２０】
撮影レンズを通過した光束を複数の光束に分割する光束分割手段と、
１つのマイクロレンズに対して、視差を有する光束をそれぞれ受光し光電変換する複数の光電変換部を有する画素部を複数有し、前記分割された光束の一方を受光する第１の撮像素子と、
１つのマイクロレンズに対して、視差を有する光束をそれぞれ受光し光電変換する複数の光電変換部を有する画素部を複数有し、前記分割された光束の他方を受光し、センサ瞳距離の長さが前記第１の撮像素子のセンサ瞳距離よりも長い第２の撮像素子と、を有する撮像装置の制御方法において、
前記第１の撮像素子と前記第２の撮像素子の少なくとも一方から取得した視差を有する２つの信号を用いてデフォーカス量を算出する第１の焦点検出ステップを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出することが可能な撮像装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、記録用又は表示用の画像を取得するとともに、撮像面で位相差式の焦点検出を行う機能、いわゆる撮像面位相差検出に適した機能を有する撮像素子を複数備えた撮像装置が提案されている。特許文献１の撮像装置では、静止画撮影用の撮像素子と、動画撮影用の撮像素子の２つの撮像素子を有することが開示されている。ここでは、静止画撮影用の撮像素子からの信号を用いて記録用画像として静止画を生成する場合は、動画撮影用の撮像素子から取得した信号を焦点検出に用いる。また、動画撮影用の撮像素子からの信号を用いて記録用画像として動画を生成する場合は、静止画撮影用の撮像素子から取得した信号を焦点検出に用いることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−３４９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
撮像面位相差検出用撮像素子においては、撮影レンズのレンズ瞳距離（射出瞳距離）と、撮像素子の各画素の受光光束の瞳が実質的に一致する面の距離（センサ瞳距離とも称する。詳しくは後述する）とが近いほど、焦点検出精度が高い。一方で、レンズ瞳距離はレンズの種類やズームポジションによって変化するため、レンズ瞳距離とセンサ瞳距離との乖離が大きい場合は、乖離がより小さい場合と比較して、焦点検出精度が低下する。このことから、センサ瞳距離に対し、高い精度で焦点検出を行うことができるレンズ瞳距離の範囲が限られている。
【０００５】
前述の特許文献１では、記録用画像として静止画と動画どちらを記録用画像として取得するかに応じて、静止画撮影用の撮像素子と動画用撮像素子とを使い分けることについては記載されている。しかし、センサ瞳距離に対し、高い精度で焦点検出を行うことができるレンズ瞳距離の範囲が限られていることについては課題が残るため、より広い範囲のレンズ瞳距離に対応して高い精度で焦点検出を行うことができる技術が求められていた。
【０００６】
そこで、本発明は、従来技術と比較して、より広い範囲のレンズ瞳距離に対応して、精度の高い焦点検出を行うことができる撮像装置及びその制御方法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】
本発明は、撮影レンズを通過した光束を複数の光束に分割する光束分割手段と、１つのマイクロレンズに対して、視差を有する光束をそれぞれ受光し光電変換する複数の光電変換部を有する画素部を複数有し、前記分割された光束の一方を受光する第１の撮像素子と、１つのマイクロレンズに対して、視差を有する光束をそれぞれ受光し光電変換する複数の光電変換部を有する画素部を複数有し、前記分割された光束の他方を受光し、センサ瞳距離の長さが前記第１の撮像素子のセンサ瞳距離よりも長い第２の撮像素子と、前記第１の撮像素子と前記第２の撮像素子の少なくとも一方から取得した視差を有する２つの信号を用いてデフォーカス量を算出する第１の焦点検出手段と、を有するよう構成したことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は撮影レンズを通過した光束を複数の光束に分割する光束分割手段と、１つのマイクロレンズに対して、視差を有する光束をそれぞれ受光し光電変換する複数の光電変換部を有する画素部を複数有し、前記分割された光束の一方を受光する第２の撮像素子と、光束を受光し光電変換する光電変換部を有する画素部を複数有し、前記分割された光束の他方を受光する第３の撮像素子と、前記第２の撮像素子と前記第３の撮像素子の少なくとも一方から取得した信号を用いてデフォーカス量を算出する第１の焦点検出手段と、を有し、前記第２の撮像素子から取得した信号の信頼性が高い場合には、前記第１の焦点検出手段は前記第２の撮像素子から取得した信号を前記第３の撮像素子から取得した信号よりも多く用いて焦点検出を行い、前記第２の撮像素子から取得した信号の信頼性が低い場合には、前記第１の焦点検出手段は前記第３の撮像素子から取得した信号を第２の撮像素子から取得した信号よりも多く用いて焦点検出を行うよう構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、従来技術と比較して、より広い範囲のレンズ瞳距離に対応して、精度の高い焦点検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】撮像装置の構成図
【図２】撮像素子１０１の構成図
【図３】撮像素子１０１の読み出し回路構成図
【図４】撮影レンズ５００の射出瞳距離（レンズ瞳距離）ＰＬとセンサ瞳距離について説明する図
【図５】各画素部の焦点検出瞳と撮影レンズ５００の射出瞳の相対的な位置関係を説明する図
【図６】シェーディング特性を説明する図
【図７】シェーディング比ＳＨのレンズ瞳距離に対する変化を説明する図
【図８】焦点検出信号の波形例を説明する図
【図９】一対２像の位相差と相関値の関係を説明する図
【図１０】シェーディング補正情報を説明する図
【図１１】デフォーカス量変換情報を説明する図
【図１２】撮影に関わるメインフロー図
【図１３】撮像素子１０１の「焦点検出１」及び「静止画撮影１」のサブルーチンフロー図
【図１４】撮像素子１０２の「焦点検出２」及び「静止画撮影２」のサブルーチンフロー図
【図１５】実施例２における「焦点検出３」及び「焦点検出４」のサブルーチンフロー図
【図１６】実施例３における撮像素子の構成図
【図１７】実施例３におけるセンサ瞳距離を説明する図
【図１８】実施例４における撮像素子の構成図
【図１９】実施例４におけるセンサ瞳距離を説明する図
【図２０】実施例４における「焦点検出５」及び「焦点検出６」のサブルーチンフロー図
【図２１】実施例１〜４における変形例を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明を適用した好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて説明する。
【００１２】
［実施例１］
［カメラ本体の構成］
図１は、本発明を実施した撮像装置の一例としての、レンズ交換式のデジタルカメラ本体１００（以下、カメラ本体１００）および撮影レンズ５００の構成図である。
【００１３】
撮影レンズ５００はカメラ本体１００に対して着脱可能であり、撮影レンズ５００内の各レンズ群を透過した光束は、カメラ本体１００に備え付けられた光束分割手段としてのビームスプリッタ１０３に入射する。ビームスプリッタ１０３はカメラ本体１００内に固定されており、本実施例においてはハーフミラーである。ビームスプリッタ１０３によって分割された光束の一方の光束はビームスプリッタ１０３を透過して第１の撮像面に被写体像を結像するよう配置された撮像素子１０１（第１の撮像素子）へと導かれる。他方の光束はビームスプリッタ１０３で反射して第２の撮像面に被写体像を結像するよう配置された撮像素子１０２（第２の撮像素子）へと導かれる。ここで、撮像面とは、撮像素子のセンサ面である。詳しくは後述する。なお、ビームスプリッタ１０３は、ハーフミラーと同様に入射する光束を分割することができるものであれば、ハーフミラーでなくても良い。
【００１４】
第１及び第２の撮像面は撮影レンズから見て光学的に等価な（共役な）位置にある。言い換えると、第１の撮像面に配置された撮像素子１０１と第２の撮像面に配置された撮像素子１０２はそれぞれ、撮影レンズ５００を介して、被写体に対して光学的に共役な結像面にある。
【００１５】
第１及び第２の撮像面には、ビームスプリッタ１０３の透過率及び反射率に応じた明るさの被写体像が形成される。撮像光束中に配置されたハーフミラーは理想的な平面で、かつ光束が透過する領域の屈折率も一様であることが望ましいが、現実にはそうでない場合もあり得る。このため、ビームスプリッタ１０３を透過又は反射した光束により形成される画像は、ビームスプリッタ１０３を透過又は反射しない場合と比較して、画質が低下する場合がある。そして、ハーフミラーが薄板ガラスで構成される場合、画質低下の程度は、透過した光束により形成される画像と比較し、反射した光束により形成される画像において相対的に大きい。そこで本実施例では、透過側の撮像素子１０１を静止画を撮影するための撮像素子とし、反射側の撮像素子１０２は動画の撮影に用いる撮像素子として用いる。しかしながら本発明はこの形態に限定されるものではなく、また、ビームスプリッタ１０３の特性やその他の条件に応じて撮像素子１０１と撮像素子１０２の位置を入れ替えても良い。
【００１６】
ＣＭＯＳエリアセンサからなる撮像素子１０１および撮像素子１０２は、被写体像を電気信号に変換するマトリクス状に配置された画素部を複数有する。電気信号に変換された画素情報は、画像処理専用の回路であるＡＦＥ１１４（第１の画像処理部）及びＡＦＥ１１５（第２の画像処理部）で処理される。具体的には、記録画像信号や焦点検出信号を得るための各種補正処理や、得られた記録画像信号をライブビュー画像信号や記録画像信号へ変換するための処理等が行われる。本実施例では、カメラ本体１００が２つの撮像素子それぞれに対応したＡＦＥを有することで、２つの撮像素子それぞれから取得した信号を並行して処理することができる。ＡＦＥ１１４及びＡＦＥ１１５で処理された信号は、カメラＣＰＵ１０４へと送信される。操作部材１０５はカメラの撮影モードや撮影条件等を設定するための各種部材である。記憶媒体１０６はフラッシュメモリであり、撮影した静止画や動画を記録するための媒体である。ファインダ内表示器１０７は、有機ＥＬディスプレイや液晶ディスプレイ等の小型で高精細な表示手段としてのディスプレイ１０８と接眼レンズ１０９とで構成される。外部表示器１１０は、裸眼視に適した画面サイズの有機ＥＬディスプレイや液晶ディスプレイが用いられる。カメラ本体１００の設定状態、ライブビュー画像、撮影済み画像等の各種情報は、ファインダ内表示器１０７や外部表示器１１０に表示される。
【００１７】
フォーカルプレンシャッタ１１１は撮像素子１０１の前面に配置されている。シャッタ駆動部１１２は例えばモーターであり、シャッタの羽根を駆動制御することで、静止画を撮像する際の露光時間を制御する。撮影レンズを装着するためのカメラマウント部（不図示）には、カメラ側通信端子１１３が設けられている。カメラ側通信端子１１３は、レンズマウント部に設けられたレンズ側通信端子５０８とともに、カメラＣＰＵ１０４と後述のレンズＣＰＵ５０７との間でやりとりされる情報を送受信する。
【００１８】
撮影レンズ５００はカメラ本体１００に対して着脱可能であり、本実施例では焦点距離が可変なズームレンズである。被写体からの光束は第１レンズ群５０１、第２レンズ群５０２、第３レンズ群５０３を透過し、カメラ本体１００内の撮像面に被写体像を形成する。第２レンズ群５０２は光軸方向に進退して変倍を行なうバリエータとして機能する。第３レンズ群５０３は光軸方向に進退して焦点調節を行なうフォーカスレンズとして機能する。第３レンズ群５０３は、ステッピングモーターなどを用いたフォーカス駆動部５０４によって駆動される。虹彩絞り５０５は撮影レンズに入射する光量を調節するための複数の絞り羽根で構成されている。絞り駆動部５０６は、虹彩絞り５０５を、絞り羽根を所定のＦナンバになるまで絞り込み駆動する。レンズＣＰＵ５０７は、レンズ側通信端子５０８及びカメラ側通信端子１１３を介してカメラＣＰＵ１０４と通信し、各種情報を送受信するとともに、カメラＣＰＵ１０４からの指令に基づいてフォーカス駆動部５０４や絞り駆動部５０６を駆動制御する。
【００１９】
撮影者は撮影意図に適した撮影レンズを選択して使用するため、撮影レンズ５００のズームレンジや開放Ｆナンバは種々の値を取り得るが、本実施例においては、特に説明がない場合には、開放Ｆナンバはズーム状態やフォーカス状態によらずＦ２の一定値を想定して説明する。
【００２０】
［撮像素子の構成］
図２は撮像素子１０１の構成を説明する図である。本実施例の撮像素子１０１は撮像面で位相差式の焦点検出を行う、所謂撮像面位相差ＡＦ方式を採用した撮像素子である。本実施例では、一例として、撮像素子１０１と撮像素子１０２は、後述するマイクロレンズの偏心量を除き、同一構造で同一画素数を有する構成であるとして説明する。よって撮像素子１０２についての説明は省略する。ただし、撮像素子１０１と撮像素子１０２とでは異なる構造・構成を有していても良く、その例を実施例２〜実施例４において後述する。
【００２１】
同図（ａ）は撮像面の中央近傍（像高０付近）における一部の画素部を撮影レンズ側から見た平面図である。撮像素子１０１が有する複数の画素部はそれぞれ撮像面上の水平方向（ｘ）、垂直方向（ｙ）共に４μｍの大きさを有した正方形の画素部である。これらの画素部が水平方向に６０００画素、垂直方向に４０００画素配列された、有効画素数２４００万画素の撮像素子である。撮像領域の大きさは画素部の大きさ、すなわち画素ピッチに画素数を乗じれば求めることができ、この場合は水平方向に２４ｍｍ、垂直方向に１６ｍｍとなる。各画素部にはＲＧＢのカラーフィルタがモザイク状に配列されている。
【００２２】
同図（ｂ）は上記画素群のうちの一つの画素部の断面図である。ＣＭＯＳイメージセンサの基体を成すシリコン基板１０１ｄは、光電変換部１０１ａ（第１の光電変換部）及び光電変換部１０１ｂ（第２の光電変換部）を有する。また、シリコン基板１０１ｄは、光電変換部１０１ａ及び光電変換部１０１ｂで発生した電荷を電圧に変換して外部に読み出すスイッチングトランジスタ（不図示）等を有し、光電変換後の信号は配線層１０１ｅによって読み出される。
【００２３】
各配線層１０１ｅは透明な層間膜１０１ｆによって絶縁されている。オンチップマイクロレンズ１０１ｃの下には色分離用のカラーフィルタ１０１ｇが設けられている。オンチップマイクロレンズ１０１ｃの形状は、その焦点位置が光電変換部１０１ａ及び光電変換部１０１ｂの上面に略一致するように決められる。そのため、光電変換部１０１ａ及び１０１ｂはオンチップマイクロレンズ１０１ｃを介して、後述する撮影レンズ５００の射出瞳ＥＰ近傍に逆投影され、該逆投影像が位相差式焦点検出の際の焦点検出瞳として機能する。そして、位相差式の焦点検出を行なう際は、光電変換部１０１ａ及び光電変換部１０１ｂの出力信号を個別に処理して一対２像の位相差像を生成する。カメラＣＰＵ１０４（第１の焦点検出手段）が、当該２像の相対的な像ずれ量から、撮像面における被写体像のデフォーカス量を算出する。本実施例において、焦点検出とは、２像の位相差をもとにデフォーカス量を算出することである。また、ＡＦＥ１１４（加算制御手段）が一対の光電変換部１０１ａ及び１０１ｂの信号を加算して静止画又は動画の記録画像信号もしくはライブビュー用（表示用）の画像信号を得る。なお、当該加算処理は専用の回路を設けて行っても良いし、撮像素子が光電変換部１０１ａ及び光電変換部１０１ｂの出力信号を個別に出力したのちに、撮像素子内で加算して出力しても良い。
【００２４】
図３は本実施例の撮像素子１０１の読み出し回路の構成を示したものである。光電変換部１０１ａ及び光電変換部１０１ｂは１つの画素部に配置された一対の光電変換部、１２１は水平走査回路、１２３は垂直走査回路である。そして各画素部の境界部には、水平走査ライン１２２ａ及び１２２ｂと、垂直走査ライン１２４ａ及び１２４ｂが配線され、各光電変換部からの信号は、これらの走査ラインを介して外部に読み出される。撮像素子１０２もこれと同様の読み出し回路を有しているため、説明は省略する。
【００２５】
本実施例の撮像素子１０１及び撮像素子１０２は、以下の２種類の読み出しモードを有する。第１の読み出しモードは全画素読み出しモードと称するもので、記録用の静止画や動画を撮像するためのモードである。この場合は、全画素部の信号が読み出される。第２の読み出しモードは間引き読み出しモードと称するもので、上記記録用の静止画よりも画素数の少ないライブビュー画像の表示を行うためのモードである。ライブビュー画像とは、撮像素子が取得した画像をファインダ内表示器１０７や外部表示器１１０にリアルタイムで表示するための画像である。ライブビューに必要な画素数は全画素数よりも少ないため、撮像素子はｘ方向及びｙ方向ともに所定比率に間引いた画素部のみから信号読み出すことで、信号処理回路の処理負荷を軽減するとともに、消費電力の低減にも寄与する。また、第１及び第２のいずれの読み出しモードにおいても、各画素部が備える一対２個の光電変換部の信号は独立して読み出し可能であるため、いずれのモードにおいても焦点検出のための信号（デフォーカス量算出のための信号）の生成が可能である。
【００２６】
なお、本実施例では撮像素子１０１は主として静止画撮影用に用いられるが、動画撮影を禁止するものでは無い。たとえば、撮像素子１０２で動画撮影中に、撮像素子１０１は先に説明した間引き読み画像を動画として記録することも可能である。同様に、撮像素子１０２は主として動画撮影用に用いられるが、静止画撮影も可能である。例えば、動画記録中に所望の１フレームを静止画として記録することも可能である。
【００２７】
［射出瞳・射出瞳距離（レンズ瞳距離）］
図４は、撮影レンズ５００の射出瞳距離（レンズ瞳距離）ＰＬ１とセンサ瞳距離ＰＳについて説明する図である。図４（ａ）は撮像素子１０１の説明図、図４（ｂ）は撮像素子１０２の説明図である。まず、撮影レンズの射出瞳距離（レンズ瞳距離）ＰＬ１について説明する。
【００２８】
図４（ａ）には撮影レンズ５００の光学要素部と、撮像素子１０１が有する２個の画素部１０１１及び１０１２が図示されている。画素部１０１１は撮像面中央、すなわち像高ｘ＝０に配置された画素部、画素部１０１２は撮像面の端に近い場所、例えば像高ｘ＝１０ｍｍに配置された画素部である。
【００２９】
当実施例を構成する撮影レンズ５００は焦点距離が可変のズームレンズであり、ズーム操作に応じて焦点距離、開放Ｆナンバ、及び射出瞳距離ＰＬ１（後述）が変化する。図４においては、撮影レンズ５００の焦点距離は広角端に設定されているものとする。撮影レンズ５００を構成する第１レンズ群５０１は、その最前面が前枠５０１ｒで不図示のレンズ鏡筒に保持され、同じく第３レンズ群５０３の最後面は後枠５０３ｒでレンズ鏡筒に保持されている。第１レンズ群５０１と第３レンズ群５０３の間には虹彩絞り５０５がある。当図における虹彩絞りの開口は開放状態を示している。絞りが開放の時、画素部１０１１に到達する光束のうち、最も外側の光線Ｌ１１ａとＬ１１ｂは虹彩絞り５０５の開口部で規制された光線となり、この光線がなす角度θ１１は広角端における開放Ｆナンバに対応する光束の角度である。
【００３０】
一方で、撮影レンズ５００を通過して撮像面の端付近に配置された画素部１０１２に到達する光束は、光線Ｌ１２ａとＬ１２ｂに挟まれた領域内の光束となる。ここで、光線Ｌ１２ａは前枠５０１ｒで規制された光線で、いわゆる下線と称される光線である。また、光線Ｌ１２ｂは後枠５０３ｒで規制された光線で、上線と称される光線である。上線Ｌ１２ｂと下線Ｌ１２ａのなす角度θ１２は、口径食のために画面中央の光線角度θ１１よりも小さくなっている。
【００３１】
上線Ｌ１２ｂと下線Ｌ１２ａの中間の光線Ｌ１２ｃが主光線であり、光軸Ｌ１１ｃと主光線Ｌ１２ｃの交角は角度β１をなしている。そして、光軸Ｌ１１ｃと主光線Ｌ１２ｃが交差する点ＣＬ１をとおり、光軸Ｌ１１ｃに垂直な面が、射出瞳が位置する面である射出瞳面ＥＰＬ１である。また、射出瞳面ＥＰＬ１上において、画素部１０１２へ到達する光束が通る領域が画素部１０１２からみた射出瞳ＥＰ（図４では不図示）である。撮像面と射出瞳ＥＰ（又は射出瞳面ＥＰＬ１）の間隔（距離）が射出瞳距離ＰＬ１となる。ここでは撮影レンズの射出瞳距離ＰＬ１をレンズ瞳距離ＰＬ１とも称する。射出瞳ＥＰの位置は撮影レンズ５００のズームやフォーカスの状態変化により変化することから、レンズ瞳距離ＰＬ１も撮影レンズ５００のズームやフォーカスの状態変化により変化する。
【００３２】
なお、虹彩絞りの絞り込みに応じて口径食が変化するため、撮影レンズ５００のレンズ瞳距離ＰＬ１も厳密には絞り込み状態に応じても変化する。ただし、一般的には絞り込みによる射出瞳距離ＰＬ１の変動が僅少となるようにレンズ設計が行なわれるため、絞り込みによる射出瞳距離の変化は無視し得ることが多い。そこで、本実施例においても、射出瞳距離はズーム状態やフォーカス状態に応じて変化するが、絞り値に対しては不変であるとして説明する。
【００３３】
［焦点検出瞳］
次に、画素部の構造と焦点検出瞳について説明する。画素部１０１１は撮像領域の中央、すなわち撮影レンズの光軸上に位置した画素部である。一対の光電変換部１０１１ａ及び１０１１ｂは隣接配置され、その境界部が極小幅の不感帯である。該境界部の中心が画素部の中心と一致しており、一対の光電変換部はｘ方向において画素部の中心に対して対称形状である。よって、個々の光電変換部の重心位置は画素部の中心に対してｘ方向に等距離である。主点１０１１ｐは該画素部が備えるマイクロレンズ１０１１ｃの光線屈折作用を考える上での基準位置であり、主点１０１１ｐを通って光軸に直交する面が撮像素子１０１の予定結像面、いわゆる撮像面ＩＰ１となる。すなわち、撮影レンズ５００によって形成される被写体像のピント位置が各マイクロレンズの主点１０１１ｐを連ねた予定結像面ＩＰ１上に一致する状態が合焦で、この時に撮像素子が取得する被写体像が最も先鋭なものとなる。なお、マイクロレンズの厚さは１μｍ程度であり、マイクロレンズの頂点と主点１０１１ｐの間隔は更に小さな値であるため、主点１０１１ｐはマイクロレンズの頂点とみなしても差し支えない。
【００３４】
画素部１０１１はマイクロレンズ１０１１ｃの光軸と画素部の中心（一対の光電変換部の境界中心）が一致している。一方、撮像面ＩＰ１の端部に位置する画素部１０１２においては、マイクロレンズ１０１２ｃの光軸と画素部の中心が一致しておらず、撮影レンズ５００の光軸寄りに所定量ｄｘ１だけ偏心している。ここで、一対の光電変換部の境界部の中心とマイクロレンズの主点を結ぶ線を画素部の主光線と定義する。すると、画素部の主光線は光軸に対して所定の角度ω１だけ傾斜することになり、撮像面ＩＰ１から所定距離だけ隔たった点ＣＳ１で光軸と交差する。この交点ＣＳ１をとおり光軸と直交する仮想面をセンサ瞳面ＳＰＬ１、センサ瞳面ＳＰＬ１と撮像面ＩＰ１の間の距離ＰＳ１をセンサ瞳距離ＰＳ１と称する。センサ瞳面上ではすべての画素部の焦点検出瞳が実質的に一致する。その理由は後述する。
【００３５】
撮像面中央の画素部１０１１において、マイクロレンズ１０１１ｃの主点１０１１ｐと一対の光電変換部の上面間の高さｈ１が画素部の光学的な高さである。厳密な光学的高さは、機械的寸法である高さｈ１に画素部内の光路部分の屈折率を乗じた値であるが、ここでは説明を平易にするため、図示した高さｈ１を画素部の高さとする。そして、マイクロレンズ１０１１ｃの焦点が光電変換部１０１１ａ及び光電変換部１０１１ｂの上面と略一致するように、マイクロレンズ１０１１ｃの形状（光学パワー）が設定されている。ここで図４においては、画素部の高さｈ１に対してレンズ瞳距離ＰＬ１及びセンサ瞳距離ＰＳ１は数倍程度の大きさに描かれている。しかし、現実には画素部の高さｈ１がマイクロメートルオーダーであるのに対して、レンズ瞳距離ＰＬ１及びセンサ瞳距離ＰＳ１は数１０ｍｍオーダーであり、両者の大きさには４桁程度の開きがある。すなわち、マイクロレンズの集光作用を考える場合、画素部１０１１から見た撮影レンズの射出瞳やセンサ瞳面は非常に遠方にあると見なせる。そこで、マイクロレンズ１０１１ｃの焦点位置が光電変換部の上面に略一致していると、光電変換部の上面は遠方にある平面上に投影されることになるが、その投影像の大きさは投影される面の距離に比例する。ここで、投影面を前述のセンサ瞳面ＳＰＬ１とすると、センサ瞳面ＳＰＬ１上には一対の光電変換部１０１１ａ及び１０１１ｂに対応する一対の逆投影像ＡＰ１ａ及びＡＰ１ｂが形成され、これが焦点検出時の光束を規定する焦点検出瞳となる。すなわち、光電変換部１０１１ａは逆投影像ＡＰ１ａに対応する領域の光束を受光し光電変換する。また光電変換部１０１１ｂは逆投影像ＡＰ１ｂに対応する領域の光束を受光し光電変換する。このことから、光電変換部１０１１ａ及び１０１１ｂは互いに視差を有する光束を受光する。
【００３６】
［画素部の構造とセンサ瞳距離］
次に、画素部１０１２の構造とセンサ瞳距離ＰＳ１の関係について説明する。同図（ａ）において、画素部１０１２のｘ座標をＸ１とすると、マイクロレンズ１０１２ｃの主点及びセンサ瞳面上の点ＣＳ１を頂点とする２つの三角形の相似関係より、
Ｘ１／（ＰＳ１＋ｈ１）＝ｄｘ１／ｈ１      （式１）
となる。ここで、ＰＳ１≫ｈ１なので、左項の分母ＰＳ１＋ｈ１はＰＳ１と近似でき、式４を変形すると、
ＰＳ１＝Ｘ１×（ｈ１／ｄｘ１）      （式２）
ｄｘ１＝ｈ１×（Ｘ１／ＰＳ１）      （式３）
が得られる。
【００３７】
また、画素部１０１２の画素構造や各部の寸法は、マイクロレンズの偏心量を除いて画素部１０１１と同一である。よって、センサ瞳面ＳＰＬ１上には、一対の光電変換部１０１２ａ及び１０１２ｂに対応する一対の逆投影像が形成され、この逆投影像は画素部１０１１の光電変換部の逆投影像ＡＰ１ａ及びＡＰ１ｂと実質的に同一となる。すなわち、任意の画素部において、式３が成り立つように各画素のマイクロレンズの偏心量を設定することにより、すべての画素のセンサ瞳距離ＰＳがセンサ瞳距離ＰＳ１となる。そして、センサ瞳面上においてはすべての画素の焦点検出瞳がＡＰ１ａ及びＡＰ１ｂに共通化される。すなわち、マイクロレンズアレイを介して各画素が備える光電変換部とセンサ瞳面とが共役な関係になり、すべての画素の焦点検出瞳がセンサ瞳面上で実質的に一致することになる。
【００３８】
［焦点検出瞳の基線長（撮像素子１０１）］
次に焦点検出瞳の基線長について説明する。画素部１０１１における一対の光電変換部１０１１ａ及び１０１１ｂは、ｘ方向において対称形状となっており、各々の光電変換部における感度重心位置のｘ方向間隔をＧＳ１とする。ここで、該光電変換部の感度重心位置とマイクロレンズ１０１１ｃの主点１０１１ｐを結び、撮影レンズの射出瞳方向に延長した線を光電変換部の主光線と定義する。マイクロレンズの主点を頂点とし、一対２本の主光線Ｓ１１ａとＳ１１ｂが形成する２つの三角形の相似関係より、
ＧＰ１／ＰＳ１＝ＧＳ１／ｈ１      （式４）
が導かれ、これを変形すると、焦点検出瞳の基線長ＧＰ１は次式、
ＧＰ１＝ＧＳ１×（ＰＳ１／ｈ１）      （式５）
となる。また、一対の焦点検出光束における一対の主光線Ｓ１１ａとＳ１１ｂのなす角度が基線角度α１１で、ｓｉｎα≒ｔａｎα≒αの近似が成り立つ領域では、
α１１＝ＧＳ１／ｈ１＝ＧＰ１／ＰＳ１      （式６）
となる。
【００３９】
撮像面の端部に位置する画素部１０１２においても、光電変換部１０１２ａの感度重心位置と光電変換部１０１２ｂの感度重心位置のｘ方向間隔はＧＳ１であり、一対の光電変換部の主光線Ｓ１２ａとＳ１２ｂが定義でき、前述の式１及び式２が成り立つ。すなわち、画素部１０１１と画素部１０１２において、焦点検出瞳の基線長は互いに等しい値ＧＰ１となる。一方で、両者の基線角度は厳密には異なり、画素部１０１１の基線角度はα１１、画素部１０１２の基線角度はα１２となり、α１１＞α１２の関係となる。
【００４０】
基線長という用語は、２眼式ステレオカメラや、外測式位相差検出モジュールにおける一対の光学系の入射瞳間の距離を指すが、本実施例における撮像面位相差検出方式ではセンサ瞳面ＳＰＬ１上の一対の光束の間の距離ＧＰ１を基線長と称している。この場合、センサ瞳面ＳＰＬ１と撮像面ＩＰ１の間隔であるセンサ瞳距離ＰＳ１が変わると基線長ＧＰ１も変化してしまうので、基線長の長短を比較する場合は、センサ瞳距離ＰＳ１を揃えて比較する必要がある。また、図４に示した基線長ＧＰ１及びＧＰ２は画素部単体の基線長だが、焦点検出時には焦点検出瞳が撮影レンズ５００の射出瞳でけられるため、けられ状況に応じて基線長も短くなる。なお、基線角度α１１はレンズ瞳距離ＰＬやセンサ瞳距離ＰＳには依存せず、画素の構造と寸法のみで決まるため、撮像素子単体の焦点検出能力を比較する場合は基線角度αによって比較することができる。位相差検出時の一対２像の相対的な横ずれ量は基線長ＧＰ１もしくは基線角度α１１に比例するので、これらの値が大きいほど、焦点検出分解能が高い。
【００４１】
［焦点検出瞳の基線長（撮像素子１０２）］
次に、撮像素子１０２に対応する焦点検出瞳の基線長について説明する。画素部１０２１における一対の光電変換部１０２１ａ及び１０１２ｂは、撮像素子１０１の画素部１０１１と同様にｘ方向において対称形状となっており、各々の光電変換部における感度重心位置のｘ方向間隔をＧＳ２とする。また、画素部の高さはｈ２である。すると、撮像素子１０１における前述の式４ないし式６は、撮像素子１０２においては、
ＧＰ２／ＰＳ２＝ＧＳ２／ｈ２          （式１２）
ＧＰ２＝ＧＳ２×（ＰＳ２／ｈ２）      （式１３）
α２１＝ＧＳ２／ｈ２＝ＧＰ２／ＰＳ２  （式１４）
となる。そしてｈ１＝ｈ２、ＧＳ１＝ＧＳ２であるため、撮像素子１０１と撮像素子１０２とでは基線角度は等しく、α１１＝α２１となる。一方で、焦点検出瞳の基線長はＧＰ２＞ＧＰ１となり、両者は異なる値であるが、これは焦点検出瞳を投影する面と撮像面の間隔が異なることに起因する。そして、焦点検出精度は基線角度αに依存するため、撮像素子１０１と撮像素子１０２において、撮像面中央にある画素部単体の焦点検出性能は同一となる。撮像面の端部における画素部１０２２についても式１２及び式１３が成り立つため、撮像素子単体では撮像素子１０１と撮像素子１０２の焦点検出性能は等しい。
【００４２】
以上のごとく、撮像素子１０１と撮像素子１０２は、各画素部の基本的な特性は同一だが、センサ瞳距離ＰＳが異なっている。よって、撮像面中央において両者は同等の焦点検出特性となるが、撮像面端部においては撮影レンズ５００の射出瞳と撮像素子の焦点検出瞳の位置関係が異なり、焦点検出特性も異なる（図５を用いて後述する）。
【００４３】
［焦点検出原理］
撮像素子１０１及び撮像素子１０２を用いた焦点検出の原理を、以下に説明する。撮像素子１０１に配置された任意像高の画素部内の一方の光電変換部（図４の１０１１ａ及び１０１２ａ）は、マイクロレンズアレイを介して焦点検出瞳ＡＰ１ａを通過した光束を受光し、光電変換信号Ｓａを出力する。同様に画素部内の他方の光電変換部（図４の１０１１ｂ及び１０１２ｂ）は、マイクロレンズアレイを介して焦点検出瞳ＡＰ１ｂを通過した光束を受光し、光電変換信号Ｓｂを出力する。そこで、ｘ方向に連続して配置された複数の画素部が出力する信号Ｓａ同士と、信号Ｓｂ同士を連ねた信号を、Ａ像信号及びＢ像信号と定義する。すると、Ａ像信号とＢ像信号は、被写体像のピントズレ状態に応じてｘ方向に横ずれしている（視差を有している）。この横ずれ量（位相差、又は像ずれ量とも称する）は、被写体像のピントズレ量すなわちデフォーカス量に比例するとともに、焦点検出瞳の基線長ＧＰ１あるいは基線角度α１１にも比例する。
【００４４】
次に図４（ｂ）に示した撮像素子１０２の画素部構造と焦点検出瞳について説明する。本実施例においては、２つの撮像素子は１つの撮影レンズ５００を共用しているが、撮影レンズ５００から撮像素子１０２に向かう光束はビームスプリッタ１０３を介して９０度折れ曲がる。そこで、撮像素子１０２上に形成される被写体像は鏡像であるが、ここでは光束を直線状に展開し、鏡像も元の正像に戻した状態で説明する。
【００４５】
図４（ｂ）では撮像素子１０２が有する複数画素部のうち、２個の画素部１０２１及び画素部１０２２を図示している。画素部１０２１は撮像面中央、すなわち像高ｘ＝０ｍｍに配置され、画素部１０２２は像高ｘ＝１０ｍｍに配置されている。
【００４６】
撮像面中央の画素部１０２１は同図（ａ）の画素部１０１１と同一構成である。すなわち、画素部１０２１の画素部の高さｈ２は画素部１０１１の画素部の高さｈ１と同一であり、マイクロレンズ１０２１ｃの主点１０２１ｐをとおり光軸Ｓ２１ｃに直交する面が撮像面ＩＰ２である。また、マイクロレンズ１０２１ｃの光軸は一対の光電変換部の境界部と一致し、かつマイクロレンズ１０２１ｃの焦点位置は一対の光電変換部の上面と略一致している。
【００４７】
一方で、撮像面ＩＰ２の端部近傍に位置する画素部１０２２においては、撮像素子１０１の画素部１０１２と同様に、マイクロレンズ１０２２ｃの光軸が画素部の中心に対して偏心している。その偏心量は前述の所定量ｄｘ１とは異なる所定量ｄｘ２に設定されている。そこで、画素部１０２２の主光線Ｓ２２ｃ（一対の光電変換部境界とマイクロレンズの主点を結ぶ線）は光軸に対して所定の角度ω２だけ傾斜することになり、撮像面ＩＰ１から所定距離だけ隔たった点ＣＳ２で光軸と交差する。この交差点ＣＳ２をとおり光軸と直交する仮想面を、同図（ａ）で説明したものと同様にセンサ瞳面ＳＰＬ２とし、センサ瞳面ＳＰＬ２と撮像面ＩＰ２の間の距離ＰＳ２をセンサ瞳距離ＰＳ２と称する。
【００４８】
よって、撮像素子１０１で説明したセンサ瞳距離ＰＳに関する式１ないし及び式３は、撮像素子１０２においては、
Ｘ１／（ＰＳ２＋ｈ２）＝ｄｘ２／ｈ２   （式７）
ＰＳ２＝Ｘ１×（ｈ２／ｄｘ２）         （式８）
ｄｘ２＝ｈ２×（Ｘ１／ＰＳ２）         （式９）
となる。そして、画素部１０２２の画素構造や各部の寸法は、マイクロレンズの偏心量を除いて画素部１０２１と同一である。よって、センサ瞳面ＳＰＬ２上には、一対の光電変換部１０２２ａ及び１０２２ｂに対応する一対の逆投影像が形成され、この逆投影像は画素部１０２１の光電変換部の逆投影像ＡＰ２ａ及びＡＰ２ｂと実質的に同一となる。すなわち、任意の画素部において、式９が成り立つように当該画素部のマイクロレンズの偏心量を設定することにより、すべての画素部のセンサ瞳距離ＰＳがセンサ瞳距離ＰＳ２となる。そして、センサ瞳面上においてはすべての画素部の焦点検出瞳がＡＰ２ａ及びＡＰ２ｂに共通化される。
【００４９】
ここで、画素部１０１２のマイクロレンズ１０２２ｃの偏心量ｄｘ２は、同図（ａ）に示した撮像素子１０１における偏心量ｄｘ１より小さな値である。そのために、撮像面端部における主光線角度ωとセンサ瞳距離ＰＳの大小関係は、
ω１＞ω２          （式１０）
ＰＳ１＜ＰＳ２      （式１１）
となる。
【００５０】
ここで、前述のように射出瞳距離ＥＰＬ１は撮影レンズ５００のズームやフォーカスの状態変化により変化する。さらには、装着される撮影レンズの種類が異なれば、射出瞳距離の変化範囲も異なる。従って、センサ瞳距離ＰＳ１とセンサ瞳距離ＰＳ２は、装着される可能性のある種々の撮影レンズのレンズ瞳距離ＥＰＬ１を勘案して設定されるのが好ましい。その具体的な設定方法の例を以下に説明する。  カメラ本体１００に装着される撮影レンズ５００の射出瞳距離について、その最小値をＰＬｍｉｎ、最大値をＰＬｍａｘとすると、センサ瞳距離ＰＳ１及びＰＳ２はともにＰＬｍｉｎとＰＬｍａｘの間に設定する。また、射出瞳距離の中間値をＰＬｍｉｄとすると、センサ瞳距離ＰＳ１及びＰＳ２はその一方がＰＬｍｉｄより小さく、他方がＰＬｍｉｄより大きくなるように設定されるのが好ましい。
【００５１】
なお、撮像素子はその製造工程において、画素部の高さには所定の製造ばらつきを生ずるため、主光線角度ωとセンサ瞳距離ＰＳもばらつきを生ずる。そこで、画素部の高さの製造ばらつきが生じても式１０及び式１１の大小関係が逆転しないようにすることも重要である。
【００５２】
すなわち、以上のような条件を考慮してマイクロレンズの偏心量ｄｘ１及びｄｘ２を設定するのが好ましい。
【００５３】
［像高に応じた、焦点検出瞳及び射出瞳の口径食］
図５は、図４に示したセンサ瞳面ＳＰＬ１及びＳＰＬ２における、各画素部の焦点検出瞳と撮影レンズ５００の射出瞳の相対的な位置関係を示した図である。同図（ａ）は撮像素子１０１の画素部１０１１に関する図、同図（ｂ）は撮像素子１０１の画素部１０１２に関する図、同図（ｃ）は撮像素子１０２の画素部１０２１に関する図、同図（ｄ）は撮像素子１０２の画素部１０２２に関する図である。先に、焦点検出瞳の大きさは、焦点検出瞳の投影面距離に比例すると説明した。そして、同図（ａ）（ｂ）と、同図（ｃ）（ｄ）は投影面であるセンサ瞳距離ＰＳが異なるため、投影距離が揃うように図面の縮尺を調整している。また、いずれの図においても、センサ瞳面における光軸位置を原点としている。まず同図（ａ）について説明する。
【００５４】
図５（ａ）は、撮像素子１０１の撮像面中央に位置する画素部１０１１からセンサ瞳面ＳＰＬ１を見た時の焦点検出瞳と撮影レンズ５００の射出瞳を示す。原点はセンサ瞳面ＳＰＬ１と光軸の交点であり、図４（ａ）における点ＣＳ１である。一対の焦点検出瞳ＡＰ１ａ及びＡＰ１ｂは、マイクロレンズ１０１１ｃを介して画素部１０１１が有する一対の光電変換部１０１１ａ及び１０１１ｂと光学的に共役関係にある。ただし、マイクロレンズ１０１１ｃの光学収差、及び画素部の大きさが微小であることによる光波の回折により、一対の焦点検出瞳ＡＰ１ａ及びＡＰ１ｂは輪郭がぼけている。そして各焦点検出瞳はクロスハッチングで示した中心部に行くほど効率が高い、換言すれば中心部に近づくほど受光強度が高い。また、網点で示した領域は周辺部に行くほど効率が低い、換言すれば受光強度は低くなる。そして周辺部は互いの領域の一部が重なっている。
【００５５】
射出瞳ＥＰ１１は撮影レンズ５００における絞り開放時、すなわちＦ２における射出瞳であり、射出瞳ＥＰ１１ｓは小絞り時に虹彩絞りが形成する開口で、Ｆ２よりも大きいＦナンバ（例えばＦ５．６）である場合における射出瞳を示している。撮像面中央においては焦点検出瞳と射出瞳は原点である光軸に対して瞳分割方向（横軸ｕ方向）に対称である。よって、焦点検出時のＦナンバに関わりなく、一対の焦点検出瞳のけられは瞳分割方向に対称となり、画素部１０１１が有する一対の光電変換部１０１１ａと１０１１ｂの受光信号強度は等しくなる。
【００５６】
図５（ｂ）は、撮像素子１０１の撮像面端部に位置する画素部１０１２からセンサ瞳面ＳＰＬ１を見た時の焦点検出瞳と撮影レンズ５００の射出瞳を示す。原点は同図（ａ）と同様に、図４（ａ）における点ＣＳ１である。一対の焦点検出瞳ＡＰ１ａ及びＡＰ１ｂの形状と位置は図４（ａ）に示した画素部１０１１のものと同様であり、原点ＣＳ１に対して瞳分割方向に対称である。
【００５７】
射出瞳ＥＰ１２は絞り開放時の射出瞳であるが、画素部１０１２から見た射出瞳は口径食により２つの円弧で囲まれた形状となり、ｕ軸方向の幅は狭くなっている。また、射出瞳ＥＰ１２ｓは同図（ａ）と同じく絞り値Ｆ５．６における射出瞳である。図４（ａ）で説明したように、レンズ瞳距離ＰＬ１と第１の撮像素子１０１のセンサ瞳距離ＰＳ１は若干異なっているため、開放及び絞り込み時の射出瞳中心ＣＤ１は焦点検出瞳の境界中心ＣＳ１に対して左方向に若干偏心している。しかしその偏心量は僅かであるため、一対の焦点検出瞳のけられは瞳分割方向に略対称となり、画素部１０１２が有する一対の光電変換部１０１２ａと１０１２ｂの受光信号強度はほぼ等しい。
【００５８】
図５（ｃ）は、撮像素子１０２の撮像面中央に位置する画素部１０２１からセンサ瞳面ＳＰＬ２を見た時の焦点検出瞳と撮影レンズ５００の射出瞳を示している。原点はセンサ瞳面ＳＰＬ２と光軸の交点であり、図４（ｂ）における点ＣＳ２である。一対の焦点検出瞳ＡＰ２ａ及びＡＰ２ｂは、実質的に同図（ａ）の画素部１０１１のものと同一である。
【００５９】
また、絞り開放時の射出瞳ＥＰ２１と、Ｆ５．６における射出瞳ＥＰ２１ｓも同図（ａ）に示した射出瞳ＥＰ１１及び射出瞳ＥＰ１１ｓと同一である。よって、画素部１０２１においても焦点検出時のＦナンバに関わりなく、一対の焦点検出瞳のけられは瞳分割方向に対称となり、一対の光電変換部１０２１ａと１０２１ｂの受光信号強度は等しくなる。
【００６０】
図５（ｄ）は、撮像素子１０２の撮像面端部に位置する画素部１０２２からセンサ瞳面ＳＰＬ２を見た時の焦点検出瞳と撮影レンズの射出瞳を示す。当図の原点ＣＳ２は同図（ｃ）と同様に、図４（ｂ）における点ＣＳ２である。一対の焦点検出瞳ＡＰ２ａ及びＡＰ２ｂは、図５（ｃ）と同様に原点ＣＳ２に対して瞳分割方向に対称である。
【００６１】
射出瞳ＥＰ２２は絞り開放時の射出瞳であり、同図（ｂ）と同様に、口径食により２つの円弧で囲まれた形状である。また、射出瞳ＥＰ２２ｓは他の図と同じく絞り値Ｆ５．６における射出瞳である。図４（ｂ）で説明したように、レンズ瞳距離ＰＬ１と撮像素子１０２のセンサ瞳距離ＰＳ２はかなり異なっているため、開放及び絞り込み時の射出瞳中心ＣＤ２は焦点検出瞳の境界中心ＣＳ２に対して左方向に大きく偏倚する。そこで、一対の焦点検出瞳のけられは瞳分割方向に非対称となり、画素部１０２２が有する一対の光電変換部１０２２ａと１０２２ｂの受光信号強度は大きく異なる。この光量差（厳密には光量比）は、像高が大きく、また小絞りになるほど著しくなる。
【００６２】
［シェーディング特性と焦点検出性能］
図６は撮影レンズ５００の絞り値を開放（ここではＦ２）、及びＦ５．６に絞り込んだ時の、一様な輝度分布を有する被写体を撮像した際の撮像素子の受光光量、すなわちシェーディング特性を説明する図である。同図（ａ）は撮像素子１０１の特性図であり、同図（ｂ）は撮像素子１０２の特性図である。まず同図（ａ）について説明する。
【００６３】
同図（ａ）の横軸は撮像素子１０１の撮像面ＩＰ１におけるｘ方向の像高、縦軸は一対の焦点検出瞳に対応する光束を受光する光電変換部の出力信号で、各画素部が備える光電変換部の受光光量に比例した値である。Ｓ１ａ（Ｆ２）は、絞り開放（Ｆ２）時における、一方の焦点検出瞳ＡＰ１ａに対応する光電変換部群の出力信号であり、これをＡ像信号と称する。Ｓ１ｂ（Ｆ２）は対となる他方の焦点検出瞳ＡＰ１ｂに対応する光電変換部の出力信号で、これをＢ像信号と称する。焦点検出の際は、所定の明暗パターンを有する被写体についてのＡ像信号とＢ像信号の相関演算を行なってデフォーカス量を検出する。これに対し同図の波形は、無地の均一輝度面に対する信号の特性、すなわち焦点検出系のシェーディング特性を表わしている。当図によると両信号は像高ｘの増加とともにその値が急激に低下するが、これは撮影レンズの口径食に起因する。また、撮像素子１０１はレンズ瞳距離ＰＬ１とセンサ瞳距離ＰＳ１が略一致しているが、図４（ａ）で説明したように、厳密にはレンズ瞳距離ＰＬ１の方が若干小さい。そこで、図５（ａ）及び（ｂ）で説明したように、像高の増加と共に撮影レンズの射出瞳中心と焦点検出瞳の中立点が僅かにずれるため、図６（ａ）のＡ像信号Ｓ１ａ（Ｆ２）とＢ像信号Ｓ１ｂ（Ｆ２）は像高に応じてその値も若干のずれを生じている。また、像高ｘが正の領域ではＡ像＞Ｂ像、像高ｘが負の領域ではＡ像＜Ｂ像となり、像高の正負に応じて両信号の大小関係は逆転する。
【００６４】
図６（ａ）のＳ１ａ（Ｆ５．６）及びＳ１ｂ（Ｆ５．６）はＦ５．６に絞った時のＡ像及びＢ像信号である。両信号は像高と共に出力が緩やかに低下するが、その低下原因はコサイン４乗則によるものである。また、両信号も像高の増加とともに値が異なっていくが、その理由は絞り開放の場合と同様である。
【００６５】
図６（ｂ）は撮像素子１０２の特性図であり、同図（ａ）と対応している。Ｓ２ａ（Ｆ２）とＳ２ｂ（Ｆ２）は、絞り開放（Ｆ２）時におけるＡ像信号とＢ像信号、Ｓ２ａ（Ｆ５．６）とＳ２ｂ（Ｆ５．６）は、Ｆ５．６に絞り込んだ時のＡ像信号とＢ像信号である。図４（ｂ）で説明したように、撮像素子１０２は撮像素子１０１と比較して、現在のレンズ瞳距ＰＬ１に対するセンサ瞳距離ＰＳ２の乖離が大きい。そのため、図５（ｄ）で示したように、像高の高い領域では撮影レンズの射出瞳中心と焦点検出瞳の中立点のずれも大きく、一対の焦点検出瞳の光量比もアンバランスになる。よって、撮像素子１０２のシェーディング特性も口径食やコサイン４乗則を起因とする光量低下に加えて、射出瞳と焦点検出瞳の位置ずれに起因するＡ像信号とＢ像信号の乖離が、撮像素子１０１よりも大きくなっている。Ａ像信号とＢ像信号の乖離が大きいまま相関演算を行うと、焦点検出の精度が低下してしまう。このため、焦点検出時には撮像装置が記憶しているシェーディング補正情報を用いてＡ像信号とＢ像信号にシェーディングを施したのちに相間演算を行なうのが一般的である。しかしながら、元のＡ像信号とＢ像信号のレベル差が大きいとシェーディング補正誤差も大きくなりがちである。また、元の信号レベルが本来想定したレベルより低いと、シェーディング補正による信号増幅比も大きくなり、その結果ノイズ等を増幅してしまい、焦点検出精度が低下してしまう。以上説明した内容を踏まえて図６（ａ）と（ｂ）のシェーディング特性を比較すると、同図（ａ）の方がＡ像信号とＢ像信号のレベル差が少ない。Ａ像信号とＢ像信号のレベル差は小さければ小さいほど焦点検出精度が高いと言える。よって、２つの撮像素子の両方が位相差検出可能な場合、レンズ瞳距離ＰＬとセンサ瞳距離ＰＳの乖離がより小さく、Ａ像信号とＢ像信号のシェーディング特性が一致している方の撮像素子の焦点検出結果を優先的に使用することが好ましい。
【００６６】
シェーディング特性の一致度は、以下のように定義して判断する。撮像面の端部に近い所定像高において、Ａ像信号とＢ像信号のうちの大きな方をＭａｘ（Ａ，Ｂ）、小さな方をＭｉｎ（Ａ，Ｂ）、両者の比をシェーディング比ＳＨとし、次式
ＳＨ＝Ｍａｘ（Ａ，Ｂ）／Ｍｉｎ（Ａ，Ｂ）      （式１４）
で定義する。図７は２つの撮像素子におけるシェーディング比ＳＨがレンズ瞳距離ＰＬに対してどのように変化するのかを示した図である。横軸は撮影レンズのレンズ瞳距離ＰＬ、縦軸はシェーディング比ＳＨである。本実施例の撮影レンズ５００は、前述の通り、ズームやフォーカスの状態変化により、レンズ瞳距離ＰＬがＰＬｍｉｎからＰＬｍａｘまで変化する。シェーディング比ＳＨ１（Ｆ２）及びＳＨ１（Ｆ５．６）は、撮影レンズの絞り値が開放及びＦ５．６における撮像素子１０１のシェーディング比である。レンズ瞳距離ＰＬ１が撮像素子１０１のセンサ瞳距離ＰＳ１に一致すると、Ａ像信号とＢ像信号のシェーディング波形は等しく、シェーディング比ＳＨ１は極小値の１となる。そして、レンズ瞳距離ＰＬ１とセンサ瞳距離ＰＳ１との乖離が大きくなるに従って、シェーディング比ＳＨ１は増加し、撮影レンズ５００の絞りが小絞りになるほどシェーディング比の増加が著しい。
【００６７】
シェーディング比ＳＨ２（Ｆ２）及びＳＨ２（Ｆ５．６）は、同じく撮影レンズの絞り値が開放及びＦ５．６に絞った時の撮像素子１０２のシェーディング比である。レンズ瞳距離ＰＬ１が撮像素子１０２のセンサ瞳距離ＰＳ２に一致すると、Ａ像信号とＢ像信号のシェーディング波形は等しく、シェーディング比ＳＨ１は極小値の１となる。そして、レンズ瞳距離ＰＬ１がセンサ瞳距離ＰＳ２からずれるに従って、シェーディング比ＳＨ２は増加し、撮影レンズ５００の絞りが小絞りになるほどシェーディング比の増加が著しい。
【００６８】
境界瞳距離ＰＳｍｉｄ（第１の所定距離）はシェーディング比ＳＨ１とＳＨ２の大小関係が反転するレンズ瞳距離ＰＬである。境界瞳距離ＰＳｍｉｄは、撮像素子１０１のセンサ瞳距離ＰＳ１より大きく、撮像素子１０２のセンサ瞳距離ＰＳ２よりも小さい。レンズ瞳距離が境界瞳距離ＰＳｍｉｄ（第１の所定距離）以下である場合は、撮像素子１０２のシェーディング比ＳＨ２よりも撮像素子１０１のシェーディング比ＳＨ１が小さい。また、レンズ瞳距離が境界瞳距離ＰＳｍｉｄ（第１の所定距離）より大きい場合は、撮像素子１０１のシェーディング比ＳＨ１よりも撮像素子１０２のシェーディング比ＳＨ２が小さい。シェーディング比ＳＨが小さいほど、Ａ像信号とＢ像信号のレベル差が少ないため、焦点検出の際にはシェーディング比ＳＨが小さい方の撮像素子を用いるのが好ましい。よって、本実施例では、焦点検出時のレンズ瞳距離ＰＬ１が境界瞳距離ＰＳｍｉｄ以下（第１の所定距離以下）である場合は、撮像素子１０１の焦点検出結果を優先する。また、レンズ瞳距離ＰＬ１が境界瞳距離ＰＳｍｉｄ（所定距離）より長い時は、撮像素子１０２の焦点検出結果を優先する。詳しくは後述する。
【００６９】
図８は、所定の焦点検出エリア内に存在する被写体を焦点検出する場合の焦点検出信号の波形例で、同図（ａ）はシェーディング補正前、同図（ｂ）はシェーディング補正後の波形である。両図共に、横軸は撮像面のｘ座標、縦軸は焦点検出信号の出力強度で、Ｓａは撮像素子１０１もしくは撮像素子１０２から出力されるＡ像信号、Ｓｂは同じくＢ像信号である。同図（ａ）はシェーディング補正前のため、一対の信号にはレベル差を生じている。すなわちＢ像信号Ｓｂに対してＡ像信号Ｓａは平均値が高く、かつ、像高ｘの増加に応じてレベル差が拡大している。
【００７０】
同図（ｂ）は後述するシェーディング補正処理を行なった後の焦点検出信号であり、Ａ像信号ＳａとＢ像信号Ｓｂのシェーディングが解消し、信号レベルが揃っている。そこで、シェーディング補正後の一対２像の信号において、所定の相間演算により２像の位相差φを算出する。
【００７１】
相間演算式には種々のものが提案されているが、例えば以下の式１５が用いられる。
【００７２】
Ｃ（φ）＝Σ｜Ａ（ｉ）−Ｂ（ｉ）｜      （式１５）
【００７３】
Ａ（ｉ）及びＢ（ｉ）は所定の焦点検出領域から出力されたＡ像信号とＢ像信号で、ｉはｘ軸方向の画素番号を表わす。例えば焦点検出領域のｘ軸方向に存在する焦点検出用画素の数が１００画素であれば、ｉは１から１００の値を取る。従って、式１５の右辺は、焦点検出領域内のＡ像信号とＢ像信号の差の絶対値を積算したものになる。Ｃ（φ）は相関値で、φは上記積算演算を行なう際のＡ像信号とＢ像信号の相対的なずらし量である。すなわち、相間演算はＡ像信号とＢ像信号を相対的にずらしながら式１５を計算し、相関値Ｃ（φ）が極小値を取る時のφをＡ像信号とＢ像信号の位相差とみなす。
【００７４】
［位相差の取得と、デフォーカス量の算出（焦点検出）］
図９は一対２像の位相差と相関値の関係を説明する図である。横軸はＡ像信号とＢ像信号の相対的なずらし量、縦軸は式１５の相関値Ｃ（φ）である。Ｃ１は撮像素子１０１の焦点検出信号の相関値で、ずらし量φ１において、相関値は極小値Ｃ１ｍｉｎを示す。Ｃ２は撮像素子１０２の焦点検出信号の相関値で、ずらし量φ２において、相関値は極小値Ｃ２ｍｉｎを示す。図４においては、レンズ瞳距離ＰＬとセンサ瞳距離ＰＳの一致度は撮像素子１０１の方がよいため、焦点検出信号も撮像素子１０１から出力された信号の方が信頼性が高い場合が多い。よって、相関値Ｃ（φ）の極小値も撮像素子１０１による値の方が小さく、得られた位相差も、φ２よりもφ１の方が信頼性が高いと推定される。
【００７５】
次いで、式１５で得られた位相差φをデフォーカス量ＤＥＦに変換する。ここで、位相差φとデフォーカス量ＤＥＦは次式の関係にある。
【００７６】
φ＝ＤＥＦ×α              （式１６）
ＤＥＦ＝φ／α＝φ×Ｋ      （式１７）
【００７７】
αは一対の焦点検出光束の基線角度で、図４（ａ）のα１１やα１２、あるいは同図（ｂ）のα２１やα２２である。ただし、図４に示した基線角度は撮像素子単体における値であるが、焦点検出光束は撮影レンズ５００の射出瞳のけられに対応してけられが生ずる。これにより、式１６や式１７の基線角度αは、撮影レンズ５００の光学状態、すなわち撮影レンズ５００のＦナンバやレンズ瞳距離ＰＬによっても変化する。従って、デフォーカス量ＤＥＦを算出するためには基線角度αに関する情報が必要となる。基線角度αについては、詳しくは後述する。
【００７８】
カメラＣＰＵ１０４は式１７を用いて位相差φをデフォーカス量ＤＥＦに変換し、さらにフォーカスレンズの駆動量に変換して撮影レンズ５００のレンズＣＰＵ５０７に送信する。するとレンズＣＰＵ５０７は受信したレンズ駆動量に基づいてフォーカスレンズアクチュエータ５０６を駆動制御することで、被写体像を合焦させる。
【００７９】
［シェーディング補正情報］
図１０は当実施例の撮像装置が有するシェーディング補正情報で、ルックアップテーブルとして例えば記憶媒体１０６等のメモリに記憶されている。同図（ａ）は撮像素子１０１用に記憶された情報、同図（ｂ）は撮像素子１０２用の情報である。同図（ａ）において、ルックアップテーブルの列方向（横方向）には撮影レンズ５００のＦナンバが、Ｆ１．４からＦ１６まで１段絞りごとに８種の値として割り当てられる。行方向（縦方向）には撮影レンズ５００のレンズ瞳距離ＰＬが、最小値のレンズ瞳距離１（例えば５０ｍｍ）から最大値のレンズ瞳距離８（例えば２００ｍｍ）まで、等差数列もしくは等比数列として割り当てられる。そして各Ｆナンバとレンズ瞳距離に対応する箇所には、撮像素子１０１に対応するシェーディング補正情報Ｆｓ１１１からＦｓ１８８が格納されている。ここで、Ｆｓ１１１ないしＦｓ１８８は単一の定数ではなく、所定の関数を定義するための複数の係数で構成される。焦点検出信号に生ずるシェーディングは、図６で説明したように、撮像面上の像高に応じて連続的に変化する。そこで、シェーディング補正関数を、像高ｘ及び像高ｙを変数とする多項式関数で定義し、図６のシェーディング波形を該関数で近似した時の各次数における係数を記憶すればよい。
【００８０】
同図（ｂ）は撮像素子１０２に対するシェーディング補正情報であり、その内容は同図（ａ）と同様であるため、説明は省略する。
【００８１】
［２像の位相差φをデフォーカス量に変換するための変換情報］
図１１は、図８（ｂ）に示した２像の位相差φをデフォーカス量に変換するための変換情報で、式１７のＫに相当し、図１０と同様のルックアップテーブルとして例えば記憶媒体１０６等のメモリに記憶されている。図１１（ａ）は撮像素子１０１用に記憶された変換情報、同図（ｂ）は撮像素子１０２用の変換情報である。同図（ａ）において、ルックアップテーブルのＦナンバとレンズ瞳距離に対応する箇所には、撮像素子１０１に対応する変換情報Ｆｋ１１１からＦｋ１８８が格納されている。ここで、Ｆｋ１１１ないしＦｋ１８８も単一の定数ではなく、所定の関数を定義するための複数の係数で構成される。位相差検出時に撮像面上の各画素部が受光する焦点検出光束は、撮像面上のｘ及びｙ座標に応じてけられ状態が変化するため、焦点検出瞳の基線長も像高に応じて連続的に変化する。そこで、位相差φをデフォーカス量に変換する係数も、像高ｘ及び像高ｙを変数とする多項式関数で定義し、光学計算もしくは実測で求めた変換係数分布を該関数で近似し、近似した関数の各次数における係数を記憶すればよい。
【００８２】
同図（ｂ）は撮像素子１０２に対する変換情報であり、その内容は同図（ａ）と同様であるため、説明は省略する。
【００８３】
［実施例１のメインフローチャート（図１２）］
図１２は本実施例における撮影処理の手順を示すメインフローチャートである。Ｓ１０１で撮影者がカメラの電源スイッチをオン操作すると、カメラＣＰＵ１０４はカメラ内の各アクチュエータや撮像素子１０１及び撮像素子１０２の動作確認を行なうとともに、メモリ内容や実行プログラムの初期化を行う。
【００８４】
Ｓ１０２ではカメラＣＰＵ１０４がレンズＣＰＵ５０７と通信を行ない、撮影レンズ５００の開放Ｆナンバ、焦点距離、レンズ瞳距離ＰＬ、フォーカスレンズ繰り出し量とピント変化量の比例定数であるフォーカス敏感度等の情報を受信する。
【００８５】
［静止画撮影時］
Ｓ１０３では、カメラＣＰＵ１０４が撮影モードが静止画モードであるか動画モードであるかを判別し、静止画モードであればＳ１１１へ移行し、動画モードであればＳ１３１へ移行する。
【００８６】
Ｓ１１１では、カメラＣＰＵ１０４が静止画撮影用の撮像素子１０１をライブビューモードで駆動するよう制御する。ライブビューとは、撮像素子で取得した画像を図１のファインダ内表示器１０７もしくは外部表示器１１０にリアルタイムで表示するモードである。記録用画像の画素数に対して該表示器の画素数は水平及び垂直方向共に少ないため、ライブビューモードでは撮像素子から読み出す際に、水平方向及び垂直方向共に画素の間引きを行ない、撮像素子や信号処理回路の消費電力を低く抑えている。また、ライブビューモードで読み出した画像信号を用いてカメラＣＰＵ１０４（第１の焦点検出手段）は位相差検出も行なうが、焦点検出信号の分解能維持のため、焦点検出領域のみ間引き読みせずに全画素部の情報を読み出してもよい。
【００８７】
Ｓ１１２では、カメラＣＰＵ１０４がＳ１１１で取得した画像信号の明るさを判断し、ライブビュー時の絞り制御を行なう。Ｓ１１１ないしＳ１１５は静止画撮影時のライブビューと焦点調節を行なうステップであるが、静止画撮影時はライブビュー時と静止画撮影時の絞り値が異なっても大きな支障は無い。一方で、静止画は記録画素数が多く、画像の解像度が高いために合焦誤差の許容値は小さい。そこで、Ｓ１１２では、カメラＣＰＵ１０４が、レンズＣＰＵ５０７を介して、撮影レンズ５００のＦナンバが小さい、すなわち絞り開口径が大きくなるように絞り制御を行なう。具体的には、撮影レンズのＦナンバを開放寄りのＦナンバとし、決定したＦナンバ情報をカメラ側通信端子１１３及びレンズ側通信端子５０８を介してレンズＣＰＵ５０７に送信する。すると、レンズＣＰＵ５０７は絞り駆動部５０６を駆動制御し、虹彩絞りの開口径を所定の値に制御する。そして撮影レンズ５００を通過する光量が多く露光過多となる場合は、撮像素子の信号を増幅するアンプゲインを低くするとともに、露光時間を制御する電子シャッタの蓄積時間を短くする。
【００８８】
Ｓ１１３では、撮像素子１０１で取得した信号を表示用信号に変換し、ファインダ内表示器１０７もしくは外部表示器１１０に送信してライブビュー表示を開始する。
【００８９】
Ｓ１１４では、カメラＣＰＵ１０４が、静止画撮影に適した焦点検出１のサブルーチンを実行するよう制御する。当サブルーチンの詳細は図１３（ａ）で説明する。
【００９０】
Ｓ１１５では、カメラＣＰＵ１０４が、Ｓ１１４で算出したフォーカスレンズ駆動量を、カメラ側通信手段１１３及びレンズ側通信手段５０８を介してレンズＣＰＵ５０７に送信する。すると、レンズＣＰＵ５０７は、ピントズレを解消するために、フォーカス駆動部５０４を所定量だけ駆動するよう制御する。
【００９１】
Ｓ１１６では、カメラＣＰＵ１０４が、静止画開始トリガボタンがオン操作されたか否かを判断する。オン操作されていなければＳ１１１に戻り、Ｓ１１１ないしＳ１１５のライブビュー表示と焦点調節動作を繰り返し実行する。静止画開始トリガボタンがオン操作されていたら、Ｓ１１６からＳ１２１に移行する。
【００９２】
Ｓ１２１では、カメラＣＰＵ１０４が静止画撮影１のサブルーチンを実行するよう制御する。当サブルーチンの詳細は図１３（ｂ）で説明する。
【００９３】
Ｓ１２２では、カメラＣＰＵ１０４がＳ１２１で取得した信号の処理を行ない、静止画像信号を生成して記憶媒体１０６（メモリ手段）に記録する。撮像素子１０１の各画素部は位相差検出のために一対２個の光電変換部を有しているため、その出力信号も各画素部について一対２つの信号からなりたっている。そこで画素部毎の一対の信号をＡＦＥ１１４（加算制御手段）が加算し、各画素部の記録用又は表示用の画像信号を得る。ついで、ベイヤー配列の色情報をデモザイキングするカラー変換、ガンマ補正、圧縮等の処理を行ない、記録用の画像を生成する。なお、当該信号の処理や記録画像の生成は、専用の回路を設けて行っても良い。
【００９４】
そしてＳ１２３で、カメラＣＰＵ１０４は、静止画撮影を終了するよう制御する。
【００９５】
［動画撮影時］
次いで、動画撮影時のフローについて説明する。Ｓ１０３において、カメラＣＰＵ１０４は、動画撮影モードが設定されているかどうかを判断する。動画撮影モードが設定されていたら、Ｓ１０３からＳ１３１に移行する。
【００９６】
Ｓ１３１では、カメラＣＰＵ１０４が、動画撮影用である撮像素子１０２をライブビューモードで駆動するよう制御する。
【００９７】
Ｓ１３２では、カメラＣＰＵ１０４がが、絞り駆動部５０６を介して動画記録用の絞り制御を行なう。動画撮影時はライブビュー時と動画記録時の絞りが同じであるため、当ステップにおいては動画に適した絞り値を選択する。動画撮影時に電子シャッタの露光時間を短くし過ぎると、動きのある被写体の連続性が失われ、ストップモーションの静止画が高速でコマ送りされるような不自然な動画となる。よって、このような現象を回避する電子シャッタの秒時が選択され、適正露光となるように撮影レンズの絞り値や撮像素子のアンプゲインが適正に制御される。ここで決定したＦナンバは、カメラＣＰＵ１０４によって、カメラ側通信端子１１３及びレンズ側通信端子５０８を介してレンズＣＰＵ５０７に送信される。すると、レンズＣＰＵ５０７は絞り駆動部５０６を駆動制御し、虹彩絞り５０５の開口径を所定の値に制御する。
【００９８】
Ｓ１３３では、カメラＣＰＵ１０４が、撮像素子１０２で取得した信号を表示用信号に変換し、ファインダ内表示器１０７もしくは外部表示器１１０に送信してライブビュー表示を開始するよう制御する。
【００９９】
Ｓ１３４では、カメラＣＰＵ１０４が、動画撮影に適した焦点検出２のサブルーチンを実行するよう制御する。当サブルーチンの詳細は図１４（ａ）で説明する。
【０１００】
Ｓ１３５では、カメラＣＰＵ１０４が、Ｓ１３４で算出したフォーカスレンズ駆動量を、カメラ側通信端子１１３及びレンズ側通信端子５０８を介してレンズＣＰＵ５０７に送信する。すると、レンズＣＰＵ５０７は、ピントズレを解消するために、フォーカス駆動部５０４を所定量だけ駆動するよう制御する。
【０１０１】
Ｓ１４１では動画撮影トリガボタンがオン操作されたか否かを判断する。そしてオン操作されていたら、Ｓ１４２でＡＦＥ１１５が動画用の画像処理を行い、動画を生成する。生成された動画が記録されると、Ｓ１４３に移行する。動画撮影トリガボタンがオン操作されていなければ動画記録することなく、Ｓ１４１からＳ１４３にジャンプする。
【０１０２】
Ｓ１４３ではカメラＣＰＵ１０４が、静止画開始トリガボタンがオン操作されたか否かを判断する。本実施例では、動画用ライブビューもしくは動画記録時に静止画撮影が指示されると、撮像素子１０１による静止画の記録を可能としている。そこで、静止画開始トリガボタンがオン操作されていた場合には、Ｓ１４３からＳ１４４に移行する。
【０１０３】
Ｓ１４４では、カメラＣＰＵ１０４が、静止画撮影２のサブルーチンを実行するよう制御する。当サブルーチンでは、Ｓ１２１の静止画撮影１のサブルーチンとは異なり、動画撮影モードが選択された状態で、動画撮影に並行して静止画撮影を行なうよう，カメラＣＰＵ１０４が制御する。詳細は図１４（ｂ）で説明する。
【０１０４】
Ｓ１４５では、カメラＣＰＵ１０４がＳ１４４で取得した静止画信号の処理を行ない、静止画像信号を生成して記憶媒体１０６に記録する。なお、当該信号の処理や記録画像の生成は、専用の回路を設け、当該回路において行っても良い。具体的な処理内容は先に説明したＳ１２２と同様である。
【０１０５】
Ｓ１４５を実行したのちはＳ１４６に移行し、カメラＣＰＵ１０４が、動画撮影トリガボタンがオフ操作されたか否かを判断する。オン状態が継続していた場合には、Ｓ１３１ないしＳ１４５のステップを繰り返し実行し、動画用のＡＦ制御や動画記録を継続するとともに、静止画の割り込みも許可する。一方、Ｓ１４６で動画撮影トリガボタンがオフ操作されたとカメラＣＰＵ１０４が判断した場合には、Ｓ１２３に移行して動画撮影を終了する。
【０１０６】
［焦点検出１（図１３（ａ））］
図１３（ａ）は静止画撮影時に実行される「焦点検出１」のフローであり、図１２のＳ１１４で実行するサブルーチンである。
【０１０７】
Ｓ１１４よりＳ１５１に移行すると、カメラＣＰＵ１０４は、レンズＣＰＵ５０７から送信された撮影レンズ５００のレンズ瞳距離ＰＬと、図７で説明した境界瞳距離ＰＳｍｉｄの大小比較を行なう。そして、レンズ瞳距離ＰＬが境界瞳距離ＰＳｍｉｄ（第１の所定距離）以下である場合は、Ｓ１５２へ移行する。Ｓ１５２では、カメラＣＰＵ１０４は、静止画撮影のために駆動している撮像素子１０１による焦点検出を行なう。具体的には、まずＡＦＥ１１４が撮像素子１０１で取得した信号から一対の焦点検出信号（Ａ像信号とＢ像信号）を生成する。そして、カメラＣＰＵ１０４は、図１０（ａ）に示したシェーディング補正のためのルックアップデーブルから、焦点検出時のＦナンバとレンズ瞳距離ＰＬに対応する情報を読み出し、Ａ像信号とＢ像信号にシェーディング補正を施す。次いで、カメラＣＰＵ１０４は、式１５の相間演算式を用いた相間演算により、Ａ像信号とＢ像信号の位相差φ１を計算する。そして、カメラＣＰＵ１０４は、図１１（ａ）に示したルックアップテーブルからデフォーカス量ＤＥＦを算出するための変換情報を読み出し、前述の式１７を用いてデフォーカス量ＤＥＦを算出（焦点検出）し、Ｓ１５５に移行する。Ｓ１５５では、カメラＣＰＵ１０４がデフォーカス量をフォーカスレンズ駆動量に変換し、Ｓ１５６でメインフローにリターンする。
【０１０８】
一方、Ｓ１５１においてカメラＣＰＵ１０４が、現在のレンズ瞳距離ＰＬが境界瞳距離ＰＳｍｉｄ（第１の所定距離）よりも長いと判断した場合は、Ｓ１５３に移行する。
【０１０９】
Ｓ１５３ではカメラＣＰＵ１０４が非駆動状態にある動画用の撮像素子１０２を駆動し、先に説明したＳ１５２と同様の制御を行なう。すなわち、まずＡＦＥ１１５が撮像素子１０２で取得した信号から一対の焦点検出信号（Ａ像信号とＢ像信号）を生成する。そして、カメラＣＰＵ１０４は、図１０（ｂ）に示したシェーディング補正のためのルックアップデーブルから、焦点検出時のＦナンバとレンズ瞳距離ＰＬに対応する情報を読み出し、Ａ像信号とＢ像信号にシェーディング補正を施す。次いで、カメラＣＰＵ１０４は、公知の相間演算アルゴリズムを用いてＡ像信号とＢ像信号の位相差φ２を計算する。そして、カメラＣＰＵ１０４は、図１１（ｂ）に示したルックアップデーブルからデフォーカス量ＤＥＦを算出するための変換情報を読み出し、前述の式１７を用いてデフォーカス量ＤＥＦを算出し、Ｓ１５５に移行する。Ｓ１５５では、カメラＣＰＵ１０４は、カメラＣＰＵ１０４又はレンズＣＰＵ５０７はデフォーカス量をフォーカスレンズ駆動量に変換し、Ｓ１５６でメインフローにリターンする。
【０１１０】
［焦点検出１の処理による効果］
焦点検出１のフロー（図１３（ａ））の効果を説明する。
【０１１１】
前述の通り、レンズ瞳距離ＰＬ１がセンサ瞳距離ＰＳ１からずれるに従って、シェーディング比ＳＨ１は大きくなる。シェーディング比が大きいということは、Ａ像信号とＢ像信号のレベル差が大きいということであるため、シェーディング比が大きい場合は、シェーディング比が小さい場合と比較して、焦点検出精度が低下する。
【０１１２】
そこで、焦点検出１において、カメラＣＰＵ１０４は、レンズ瞳距離ＰＬ１が境界瞳距離ＰＳｍｉｄ以下である場合には（Ｓ１５１）、撮像素子１０１から取得した信号を用いて焦点検出を行う（Ｓ１５２）。センサ瞳距離ＰＳ２と比較して、センサ瞳距離ＰＳ１の距離が現在のレンズ瞳距離ＰＬ１に近いからである。
【０１１３】
また、焦点検出１において、カメラＣＰＵ１０４は、レンズ瞳距離ＰＬ１が境界瞳距離ＰＳｍｉｄより長い場合には（Ｓ１５１）、撮像素子１０２から取得した信号を用いて焦点検出を行う（Ｓ１５４）。センサ瞳距離ＰＳ１と比較して、センサ瞳距離ＰＳ２がレンズ瞳距離ＰＬ１に対して距離が近いからである。
【０１１４】
以上のように、焦点検出１では、レンズ瞳距離ＰＬ１に対してより近いセンサ瞳距離ＰＳを有する撮像素子を用いて、カメラＣＰＵ１０４が焦点検出を行う。これにより、これにより、２つの撮像素子のセンサ瞳距離ＰＳが同じである場合と比較して、より広い範囲のレンズ瞳距離ＰＬ１の変化にも対応することができる。すなわち、より良い精度の焦点検出を行うことができる。
【０１１５】
［静止画撮影１（図１３（ｂ））］
図１３（ｂ）は「静止画撮影１」のフローであり、図１２のＳ１２１でカメラＣＰＵ１０４が実行するサブルーチンである。Ｓ１２１よりＳ１６１に移行すると、カメラＣＰＵ１０４は、静止画撮影用のＦナンバをカメラ側通信端子１１３及びレンズ側通信手段５０８を介してレンズＣＰＵ５０７に送信する。レンズＣＰＵ５０７は絞り駆動部５０６を駆動制御し、虹彩絞り５０５の開口径を静止画撮影に適したＦナンバに対応する値に制御する。
【０１１６】
Ｓ１６２では、カメラＣＰＵ１０４は、ライブビュー用に開放状態となっていたフォーカルプレンシャッタ１１１を、いったん閉鎖状態にリセット駆動するようシャッタ駆動部１１２を制御する。
【０１１７】
Ｓ１６３では撮像素子１０１が、静止画撮影を行なうための電荷蓄積動作を開始する。
【０１１８】
Ｓ１６４では所定の露出演算プログラムで計算された静止画撮影用のシャッタ秒時に基づき、シャッタ駆動部１１２がフォーカルプレンシャッタ１１１の先幕及び後幕を駆動し、撮像素子に所定の露光量を与える。
【０１１９】
フォーカルプレンシャッタ１１１の走行が完了すると、Ｓ１６５で撮像素子１０１の蓄積動作を終了し、電荷転送を行う。Ｓ１６６でメインフローにリターンする。
【０１２０】
以上のごとく、静止画撮影モードが選択された状態で静止画撮影を行なう場合は、フォーカルプレンシャッタ１１１が光量調節を行ない、電荷転送時には撮像素子へ到達する光束を遮蔽する。これによりスミアやブルーミングの発生が回避でき、高画質の静止画を得ることができる。
【０１２１】
［焦点検出２（図１４（ａ））］
図１４（ａ）は動画撮影時に実行される「焦点検出２」のフローであり、図１２のＳ１３４で実行するサブルーチンである。
【０１２２】
Ｓ１３４よりＳ１７１に移行すると、カメラＣＰＵ１０４が、現時点での撮影レンズのレンズ瞳距離ＰＬ１と、図７で説明した境界瞳距離ＰＳｍｉｄの大小比較を行なう。カメラＣＰＵ１０４が、レンズ瞳距離ＰＬ１が境界瞳距離ＰＳｍｉｄよりも長いと判断した場合は、Ｓ１７２へ移行する。Ｓ１７２では、カメラＣＰＵ１０４が、動画撮影のために駆動している撮像素子１０２による焦点検出を行なう。その制御内容は図１３（ａ）のＳ１５４と実質的に同一であるため、説明は省略する。Ｓ１７２でカメラＣＰＵ１０４がデフォーカス量ＤＥＦを算出すると、Ｓ１７５に移行する。Ｓ１７５では、カメラＣＰＵ１０４がデフォーカス量をフォーカスレンズ駆動量に変換し、Ｓ１７６でメインフローにリターンする。
【０１２３】
一方、Ｓ１７１においてカメラＣＰＵ１０４が、現在のレンズ瞳距離ＰＬ１が境界瞳距離ＰＳｍｉｄ（第１の所定距離）以下である場合は、Ｓ１７３に移行する。
【０１２４】
Ｓ１７３ではカメラＣＰＵ１０４が非駆動状態である静止画用の撮像素子１０１を駆動するよう制御し、Ｓ１７４では先に説明した図１３（ａ）のＳ１５２と同様の計算を行なう。Ｓ１７４でカメラＣＰＵ１０４がデフォーカス量ＤＥＦを算出すると、Ｓ１７５に移行してデフォーカス量をフォーカスレンズ駆動量に変換し、Ｓ１７６でメインフローにリターンする。
【０１２５】
［焦点検出２の処理による効果］
「焦点検出２」のフロー（図１４（ａ））の効果を説明する。
【０１２６】
焦点検出１で説明した理由と同様の理由により、撮像素子１０２に関しても、レンズ瞳距離ＰＬ１とセンサ瞳距離ＰＳ２とのずれが大きい場合は、ずれが小さい場合と比較して、焦点検出精度が低下する。
【０１２７】
そこで、焦点検出１では、レンズ瞳距離ＰＬ１が境界瞳距離ＰＳｍｉｄより長い場合には（Ｓ１７１）、撮像素子１０２から取得した信号を用いて焦点検出を行う（Ｓ１７２）。センサ瞳距離ＰＳ２と比較してセンサ瞳距離ＰＳ１の距離が現在のレンズ瞳距離ＰＬ１に近いからである。
【０１２８】
また、焦点検出２では、レンズ瞳距離ＰＬ１が境界瞳距離ＰＳｍｉｄ以下である場合には（Ｓ１７１）、撮像素子１０２から取得した信号を用いて焦点検出を行う（Ｓ１７３）。センサ瞳距離ＰＳ２と比較して、センサ瞳距離ＰＳ１がレンズ瞳距離ＰＬ１に対して距離が近いからである。
【０１２９】
以上のように、焦点検出２では、焦点検出１と同様に、レンズ瞳距離ＰＬ１に対してより近いセンサ瞳距離ＰＳを有する撮像素子を用いて検出を行う。これにより、これにより、２つの撮像素子のセンサ瞳距離ＰＳが同じである場合と比較して、より広い範囲のレンズ瞳距離ＰＬ１の変化にも対応することができる。すなわち、より良い精度の焦点検出を行うことができる。
【０１３０】
［静止画撮影２（図１４（ｂ））］
図１４（ｂ）は動画撮影中に静止画記録を行なう「静止画撮影２」のフローであり、図１２のＳ１４４でカメラＣＰＵ１０４が実行するサブルーチンである。
【０１３１】
Ｓ１４４よりＳ１８１に移行する時点で、フォーカルプレンシャッタ１１１は開放状態になっているとともに、撮影レンズ５００の虹彩絞り５０５は動画撮影用のＦナンバに制御されている。そこでＳ１８１では、この時点におけるＦナンバや撮像素子１０１について設定された感度に基づき、カメラＣＰＵ１０４が静止画用の撮像素子１０１の露出時間を演算する。
【０１３２】
Ｓ１８２では、カメラＣＰＵ１０４は、フォーカルプレンシャッタ１１１は開放状態のまま、撮像素子１０１の電子シャッタを動作するよう制御する。これにより撮像素子１０１は電荷蓄積を開始する。
【０１３３】
Ｓ１８３では、撮像素子１０１は所定時間が経過したのちに電子シャッタを閉動作させて電荷蓄積を終了し、Ｓ１８４で電荷転送を行ない、Ｓ１８４でメインフローにリターンする。
【０１３４】
以上のごとく、動画撮影モードが選択された状態で、動画撮影に並行して静止画撮影を行なう場合は、カメラＣＰＵ１０４は動画撮影モードで制御されているＦナンバのまま静止画撮影を行なうよう制御する。また、フォーカルプレンシャッタ１１１は動作させず、電子シャッタによる露光制御を行なう。したがって、動画記録中に絞り開口径が不用意に変化することなく、かつフォーカルプレンシャッタ１１１の動作音が録音されることもないため、高品位な動画記録を継続したまま、静止画を得ることができる。
【０１３５】
［実施例１による効果］
以上の実施例１においては、撮像素子１０１のセンサ瞳距離ＰＳ１と第２の撮像素子のセンサ瞳距離ＰＳ２を異ならせる。そして、図１３（ａ）のＳ１５１及び図１４（ａ）のＳ１７１で説明したように、焦点検出時のレンズ瞳距離ＰＬ１と境界瞳距離ＰＳｍｉｄの大小関係を判別し、センサ瞳距離ＰＳとレンズ瞳距離ＰＬの乖離が少ない方の撮像素子で焦点検出する。その結果、Ａ像信号とＢ像信号のレベル差の少ない方の撮像素子を用いた焦点検出を行なうため、信頼性の高い焦点検出が可能となり、焦点の合った高品位な静止画や動画を取得できる。
【０１３６】
実施例１においては、撮像素子１０１は主として静止画撮影用、第２の撮像素子は主として動画撮影用であり、センサ瞳距離ＰＳは撮像素子１０１よりも撮像素子１０２のほうが長い。その理由は、動画撮影に適した撮影レンズ５００はレンズ瞳距離ＰＬが長くなるように設計される傾向があるためである。焦点調節時にフォーカスレンズを駆動した際に、ピント状態だけでなく、像の大きさの変化、いわゆる像倍率変動を生ずる。そして動画記録時に像倍率変動が生ずると動画の品位を低下させてしまうので、動画撮影用レンズは像倍率変化を抑えるため、レンズ瞳距離ＰＬが長い、いわゆる像側テレセントリックとなるように設計するのが好ましい。そこで実施例１においては、上記背景に鑑み、動画撮影用の撮像素子１０２のセンサ瞳距離ＰＳが、撮像素子１０１より長い。ただし、これに限定されるものではなく、例えば撮像素子１０１を動画用とする場合は、センサ瞳距離ＰＳを長くしても良い。
【０１３７】
また、実施例１では焦点検出に用いる撮像素子を選択するための判断基準として、センサ瞳距離ＰＳの長さを用いていたが、これに限定されるものではない。例えば、図１０に示したシェーディング補正情報を判断基準に用いることも可能である。図１０において、焦点検出時のＦナンバがＦ２、レンズ瞳距離がレンズ瞳距離２の場合、撮像素子１０１におけるシェーディング補正情報は同図（ａ）よりＦｓ１２２、撮像素子１０２におけるシェーディング補正情報は同図（ｂ）よりＦｓ２２２である。そして、Ｆｓ１２２とＦｓ２２２の値を比較することにより、Ａ像信号とＢ像信号のレベル差を推定することが可能である。すなわち焦点検出信号の補正のために記憶された情報を比較し、その結果に基づいて焦点検出に用いる撮像素子を選択するという実施形態も可能である。なお、本実施例では、静止画もしくは動画記録に用いておらず、かつ焦点検出に適さないと判断された方の撮像素子は駆動しないため、無駄な電力消費が回避され、合焦精度の向上と省電を両立することができる。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。２つの撮像素子を同時に駆動することで、記録に用いていない撮像素子から焦点検出信号を取得する場合に、駆動時間を短縮し、駆動タイミングを合わせることができる。この場合には、カメラ本体１００は、２つの撮像素子それぞれに対応して、別個の画像処理部を有する。
【０１３８】
［実施例２］
実施例１は、焦点検出に用いる撮像素子を選択するための判断基準として、レンズ瞳距離ＰＬとセンサ瞳距離ＰＳの情報や、シェーディング補正情報を用いていた。これに対し、以下に示す実施例２では、カメラＣＰＵ１０４が焦点検出時には２つの撮像素子の両方からの信号を用いて焦点検出し、各々の焦点検出結果のうち信頼性が高いと推定される焦点検出結果を選択するものである。実施例２における撮像装置の構成や焦点検出特性は実施例１と同様であるため、説明は省略する。実施例２における撮影処理のメインフローは図１２に示したメインフローチャートと同一であるが、焦点検出のサブルーチンであるＳ１１４とＳ１３２が異なるため、焦点検出サブルーチンのみ説明する。
【０１３９】
図１２のメインフローにおいて、静止画モードの場合はＳ１０３からＳ１１１に移行し、Ｓ１１１ないしＳ１１３を実行してＳ１１４に移行する。Ｓ１１４では、図１５（ａ）に示した焦点検出３のサブルーチンを実行する。
【０１４０】
［焦点検出３（図１５（ａ））］
図１５（ａ）は、実施例２の撮像装置において、カメラＣＰＵ１０４静止画撮影時に実行する「焦点検出３」のフローである。
【０１４１】
Ｓ１１４よりＳ２５１に移行すると、カメラＣＰＵ１０４は、静止画撮影のために駆動している撮像素子１０１による焦点検出（デフォーカス量の算出）を行なう。具体的には、カメラＣＰＵ１０４は、ＡＦＥ１１４が撮像素子１０１で取得した信号から一対の焦点検出信号（Ａ像信号とＢ像信号）を生成するよう制御する。そして、カメラＣＰＵ１０４は、図１０（ａ）に示したシェーディング補正のためのルックアップデーブルから、焦点検出時のＦナンバとレンズ瞳距離ＰＬに対応する情報を読み出し、Ａ像信号とＢ像信号にシェーディング補正を施すよう制御する。次いで、カメラＣＰＵ１０４は、式１５の相間演算式を用いた相間演算により、Ａ像信号とＢ像信号の位相差φ１と相関値の極小値Ｃ１を計算する。そして、カメラＣＰＵ１０４は、図１１（ａ）に示したルックアップテーブルからデフォーカス量ＤＥＦを算出するための変換情報を読み出し、前述の式１７を用いてデフォーカス量ＤＥＦを算出する。
【０１４２】
Ｓ２５２では、カメラＣＰＵ１０４が非駆動状態にある動画用の撮像素子１０２を駆動するよう制御する。Ｓ２５３では、カメラＣＰＵ１０４が先に説明したＳ２５１と同様の制御を行なう。すなわち、カメラＣＰＵ１０４は、ＡＦＥ１１５が撮像素子１０２で取得した信号から一対の焦点検出信号（Ａ像信号とＢ像信号）を生成するよう制御する。そして、カメラＣＰＵ１０４は、図１０（ｂ）に示したシェーディング補正のためのルックアップデーブルから焦点検出時のＦナンバとレンズ瞳距離ＰＬに対応する情報を読み出し、Ａ像信号とＢ像信号にシェーディング補正を施すよう制御する。次いで、カメラＣＰＵ１０４は、式１５の相間演算式を用いた相間演算により、Ａ像信号とＢ像信号の位相差φ２と相間値の極小値Ｃ２を計算する。そして、カメラＣＰＵ１０４は、図１１（ｂ）に示したルックアップデーブルからデフォーカス量ＤＥＦを算出するための変換情報を読み出し、前述の式１７を用いてデフォーカス量ＤＥＦを算出し、Ｓ２５４に移行する。
【０１４３】
Ｓ２５４では、カメラＣＰＵ１０４（第１の判定手段）が、Ｓ２５１で得た撮像素子１０１による焦点検出結果と、Ｓ２５３で得た第２の撮像素子による焦点検出結果の信頼性を比較し判定する。信頼性を示す指標の一例として、本実施例では図９で説明した相関値の極小値を用いる。Ａ像信号とＢ像信号のレベル差が大きい場合、レベル差が小さい場合と比較して、レベルの低い方の信号はシェーディング補正による増幅ゲインが大きくなる。すると、元の信号のノイズ成分や、各画素部の感度バラツキに起因する出力誤差も拡大され、２像の一致度が低下する。この場合、相間値の極小値を示す位相差φにおいても、相対的に大きな値を示す。すなわち、相間値の極小値が低いほど、Ａ像信号とＢ像信号の一致度が高く、得られた位相差φの信頼性が高い。よって、Ｓ２５４においては、カメラＣＰＵ１０４（第１の判定手段）が、Ａ像とＢ像の相関値の極小値（以下、単に相関値の極小値とも称する）がより小さい結果、すなわちＡ像とＢ像の一致度がより高い結果をより信頼性が高いと判定する。具体的には、撮像素子１０１から取得した相関値の極小値が、撮像素子１０２から取得した相関値の極小値以下である場合には、カメラＣＰＵ１０４は撮像素子１０１から取得した信号の信頼性が撮像素子１０２から取得した信号の信頼性よりも高いと判定する。また、撮像素子１０１から取得した相関値の極小値が、撮像素子１０２から取得した相関値の極小値よりも大きい場合には、カメラＣＰＵ１０４は撮像素子１０２から取得した信号の信頼性が撮像素子１０１から取得した信号の信頼性よりも高いと判定する。カメラＣＰＵ１０４は撮像素子１０１から取得した信号又は撮像素子１０２から取得した信号のうちより信頼性の高い信号に基づく焦点検出結果を選択し、Ｓ２５５に移行する。なお、２つの撮像素子から取得した焦点検出結果のうち、より信頼性の高い焦点検出結果をより多く用いるように重みづけし、２つの撮像素子両方の焦点検出結果を用いても良い。
【０１４４】
Ｓ２５５では、カメラＣＰＵ１０４が、Ｓ２５４で選択された焦点検出結果であるデフォーカス量をフォーカスレンズ駆動量に変換し、Ｓ２５６でメインフローにリターンする。
【０１４５】
［焦点検出４］
図１５（ｂ）は、実施例２の撮像装置において、カメラＣＰＵ１０４が動画撮影時に実行する「焦点検出４」のフローである。
【０１４６】
図１２に示したメインフローのＳ１３４よりＳ２７１に移行すると、カメラＣＰＵ１０４は、動画撮影のために駆動している撮像素子１０２による焦点検出を行なう。当ステップは図１５（ａ）のＳ２５３と同一のため、説明は省略する。Ｓ２７１では、カメラＣＰＵ１０４が、撮像素子１０２による位相差φ２とデフォーカス量ＤＥＦ２が算出する。Ｓ２７２では、カメラＣＰＵ１０４非駆動状態にある静止画用の撮像素子１０２を駆動し、Ｓ２７３では図１５（ａ）のＳ２５１と同様の制御を行なうため、説明を省略する。Ｓ２７３では、カメラＣＰＵ１０４が、撮像素子１０１による位相差φ１とデフォーカス量ＤＥＦ１が算出し、Ｓ２７４に移行する。
【０１４７】
Ｓ２７４では、カメラＣＰＵ１０４（第１の判定手段）が図１５（ａ）のＳ２５４と同一の判定を行なう。すなわち、カメラＣＰＵ１０４が、Ｓ２７１で得た第２の撮像素子による焦点検出結果の信頼性と、Ｓ２７３で得た撮像素子１０１による焦点検出結果の信頼性を比較する。Ｓ２７４において、カメラＣＰＵ１０４（第１の判定手段）がより信頼性の高い焦点検出結果を選択すると、Ｓ２７５に移行する。Ｓ２７５では、Ｓ２４７でカメラＣＰＵ１０４が選択したデフォーカス量をフォーカスレンズ駆動量に変換し、Ｓ２７６でメインフローにリターンする。
【０１４８】
［実施例２の効果］
以上の実施例２においては、撮像素子１０１の焦点検出結果と撮像素子１０２の焦点検出結果を比較し、カメラＣＰＵ１０４（第１の判定手段）がより信頼性の高い結果を採用する。なお、本実施例で例示したように一方の結果を択一的に選択するのではなく、カメラＣＰＵ１０４が、焦点検出結果の信頼性の大小に基づいて、両方の焦点検出結果に重み付けを施し、新たなデフォーカス量を算出しても良い。
【０１４９】
実施例２によれば、撮像装置に記憶された情報、例えばレンズ瞳距離ＰＬとセンサ瞳距離ＰＳの情報や、シェーディング補正情報の精度が不足しているような場合でも、カメラＣＰＵ１０４がより精度の高い焦点検出結果を選択することができる。
【０１５０】
［実施例３］
実施例１及び実施例２においては、撮像素子１０１と撮像素子１０２はセンサ瞳距離ＰＳのみが異なり、画素部の大きさや画素数は両撮像素子において同一であった。以下に示す実施例３は、撮像素子１０１は高画素静止画撮影を得るために画素数が多く、撮像素子１０１よりもフレームレートを高くすべく、画素数が相対的に少ない撮像素子３０２（第２の撮像素子）を有する撮像装置に本発明を適用したものである。
【０１５１】
［撮像素子の構成］
図１６は実施例３における、撮像素子１０１（第１の撮像素子）および撮像素子３０２（第２の撮像素子）の構成を説明する図である。同図（ａ）は撮像素子１０１の中央近傍における平面図、同図（ｂ）は一つの画素部の断面図である。実施例３における撮像素子１０１は、実施例１において図２（ａ）及び（ｂ）に示した第１の撮像素子と同じである。すなわち、撮像素子１０１が有する複数の画素部はそれぞれ撮像面上の水平方向（ｘ）、垂直方向（ｙ）共に４μｍの大きさを有した正方形の画素部であり、これらの画素部の構造は実質的にすべて同じである。これらの画素部が水平方向に６０００画素、垂直方向に４０００画素配列された、有効画素数２４００万画素の撮像素子で、撮像領域の大きさは水平方向に２４ｍｍ、垂直方向に１６ｍｍとなる。各画素部にはＲＧＢのカラーフィルタがモザイク状に配列されている。
【０１５２】
図１６（ｃ）及び（ｄ）は、撮像素子３０２の平面図と断面図である。撮像素子３０２は主として動画を撮影するための撮像素子である。個々の画素部は水平方向（ｘ）、垂直方向（ｙ）共に６μｍの大きさを有し、これらの画素部が水平方向に３８４０画素、垂直方向に２１６０画素配列された、有効画素数８３０万画素のいわゆる４Ｋ動画用の撮像素子である。撮像領域の大きさは第１の撮像素子と同様の計算で求めることができ、水平方向に２３．０４ｍｍ、垂直方向に１２．９６ｍｍとなる。各画素部には撮像素子１０１と同様にＲＧＢのカラーフィルタがモザイク状に配列されている。
【０１５３】
また、同図（ｂ）及び（ｄ）の比較でわかるように、撮像素子１０１と撮像素子３０２の断面における構造は同一であるが、各構成部材の寸法は異なる。その結果、撮像素子１０１と撮像素子３０２における一対の焦点検出瞳の大きさや基線長も異なる。
【０１５４】
［センサ瞳距離］
図１７は、撮影レンズ５００の射出瞳と、２つの撮像素子における焦点検出瞳の関係を説明する図であり、実施例１の図４に対応する。撮影レンズ５００は実施例１と同一のものとして説明する。図１７（ａ）は撮像素子１０１の説明図であるが、実施例３における撮像素子１０１は実施例１における第１の撮像素子と同一構成、同一寸法のため、詳細説明は省略する。よって、第１の撮像素子１０１に関する種々の特性は、式１ないし式６がそのまま適用できる。
【０１５５】
図１７（ｂ）は撮像素子３０２の説明図である。画素部３０２１は撮像面中央、すなわち像高ｘ＝０に配置された画素部、画素部３０２２は撮像面の端に近い場所、例えば像高ｘ＝１０ｍｍに配置された画素部である。画素部３０２１の主点３０２１ｐは該画素部が備えるマイクロレンズ３０２１ｃの光線屈折作用を考える上での基準位置であり、主点３０２１ｐを通って光軸に直交する面が撮像素子３０２の予定結像面、いわゆる撮像面ＩＰ３となる。
【０１５６】
撮像面中央の画素部３０２１において、マイクロレンズ３０２１ｃの主点３０２１ｐと一対の光電変換部上面間の高さｈ３が画素部の高さである。そして、マイクロレンズ３０２１ｃの焦点が光電変換部３０２１ａ及び光電変換部３０２１ｂの上面と略一致するように、マイクロレンズ３０２１ｃの形状（光学パワー）が設定されている。よって、後述するセンサ瞳面ＳＰＬ３上に、一対の光電変換部３０２１ａ及び３０２１ｂに対応する一対の逆投影像ＡＰ３ａ及びＡＰ３ｂが形成され、これが焦点検出時の光束を規定する焦点検出瞳となる。
【０１５７】
画素部３０２１はマイクロレンズ３０２１ｃの光軸と画素部の中心（一対の光電変換部の境界部中心）が一致している。しかし、撮像面ＩＰ３の端部に位置する画素部３０２２においては、マイクロレンズ３０２２ｃの光軸と画素部の中心が一致しておらず、撮影レンズの光軸寄りに所定量ｄｘ３だけ偏心している。そこで、画素部３０２２の主光線Ｓ３２ｃ（一対の光電変換部境界とマイクロレンズの主点を結ぶ線）は光軸に対して所定の角度ω３だけ傾斜することになり、撮像面ＩＰ３から所定距離だけ隔たった点ＣＳ３で光軸と交差する。この交点ＣＳ３をとおり光軸と直交する仮想面がセンサ瞳面ＳＰＬ３、センサ瞳面ＳＰＬ３と撮像面ＩＰ１の間の距離ＰＳ３がセンサ瞳距離ＰＳ３である。センサ瞳面上ではすべての画素部の焦点検出瞳が実質的に一致する。
【０１５８】
撮像素子１０１の基線長は先に説明したように式１ないし式３で計算できるが、撮像素子３０２の基線長ＧＰ３や基線角度α３１についても同様に計算でき、以下の式で表わされる。
ＧＰ３／ＰＳ３＝ＧＳ３／ｈ３              （式１８）
ＧＰ３＝ＧＳ３×（ＰＳ３／ｈ３）          （式１９）
α３１＝ＧＳ３／ｈ３＝ＧＰ３／ＰＳ３      （式２０）
【０１５９】
また、撮像素子１０１のセンサ瞳距離ＰＳは式４ないし式６で計算できたが、撮像素子３０２のセンサ瞳距離ＰＳ３も同様の方向で計算でき、以下の式のようになる。
【０１６０】
Ｘ３／（ＰＳ３＋ｈ３）＝ｄｘ３／ｈ３      （式２１）
ＰＳ３＝Ｘ３×（ｈ３／ｄｘ３）            （式２２）
ｄｘ３＝ｈ３×（Ｘ３／ＰＳ３）            （式２３）
【０１６１】
ここで、Ｘ３は画素部３０２２のｘ座標、ｄｘ３はマイクロレンズ３０２２ｃの偏心量、ＰＳ３はセンサ瞳距離ＰＳである。
【０１６２】
画素部３０２２の画素構造や各部の寸法は、マイクロレンズの偏心量を除いて画素部３０２１と同一である。よって、センサ瞳面ＳＰＬ３上には、一対の光電変換部３０２２ａ及び３０２２ｂに対応する一対の逆投影像が形成され、この逆投影像は画素部３０２１の光電変換部の逆投影像ＡＰ３ａ及びＡＰ３ｂと実質的に同一となる。すなわち、任意の画素部において、式２３が成り立つように当該画素部のマイクロレンズの偏心量を設定することにより、すべての画素部のセンサ瞳距離がセンサ瞳距離ＰＳ３となる。つまり、センサ瞳面上においてはすべての画素部の焦点検出瞳がＡＰ３ａ及びＡＰ３ｂに共通化される。
【０１６３】
以上のように、実施例３の撮像装置が備える撮像素子１０１と撮像素子３０２は、画素部の構造は実質的に同じだが、画素部の平面寸法や高さ方向の寸法も異なり、焦点検出瞳の基線長やセンサ瞳距離ＰＳも異なる。しかしながら実施例３においても、撮像面端部における主光線角度ωとセンサ瞳距離ＰＳの大小関係は、
ω１＞ω３          （式２４）
ＰＳ１＜ＰＳ３      （式２５）
の関係が成り立っている。すなわち、撮像素子１０１と撮像素子３０２とではセンサ瞳距離ＰＳが異なるようにマイクロレンズの偏心量が設定されている。
【０１６４】
［撮影処理］
実施例３における撮影処理としては、実施例１あるいは実施例２で説明した撮影フローや焦点検出フローを適用することができる。
【０１６５】
［実施例３の効果］
実施例１及び実施例２では撮像素子１０１と撮像素子１０２とで画素数が同じであったのに対し、本実施例では撮像素子３０２の画素数は撮像素子１０１の画素数よりも相対的に少ない。これにより、撮像素子３０２では撮像素子１０１と比較して、よりフレームレートの高い動画を撮影することができる。
【０１６６】
本実施例では、実施例１及び実施例２で説明した撮影フローや焦点検出フローを適用することで、実施例１及び実施例２と同様の効果を得ることができる。
【０１６７】
［実施例４］
実施例１、実施例２及び実施例３においては、２つの撮像素子が共に位相差検出のための信号を出力することが可能であった。これに対して、以下に示す実施例４は、２つの撮像素子のうち一方の撮像素子３０２（第２の撮像素子）のみが撮像面位相差検出のための信号を出力することができる撮像装置に本発明を適用した実施例である。なお、２つの撮像素子のうちもう一方である撮像素子４０１は実施例１における撮像素子１０１に対応しており、本実施例の撮像装置は実施例１におけるＡＦＥ１１４の代わりに、ＡＦＥ１１６（第３の画像処理部）を有する。
【０１６８】
［撮像素子の構成］
図１８は実施例４における、撮像素子４０１（第３の撮像素子）および撮像素子３０２（第２の撮像素子）の構成を説明する図である。同図（ａ）は撮像素子１０１の中央近傍における平面図、同図（ｂ）は一つの画素部の断面図である。実施例４における撮像素子４０１は、画素部の大きさや画素数は実施例１、実施例２及び実施例３に用いられる撮像素子１０１と同一であるが、画素部が備える光電変換部は各画素部に対して１個であり、位相差検出のための信号を取得しない。
【０１６９】
図１８（ａ）において、撮像素子４０１が有する複数の画素部はそれぞれ撮像面上の水平方向（ｘ）、垂直方向（ｙ）共に４μｍの大きさを有した正方形の画素部であり、これらの画素部の構造は実質的にすべて同じである。これらの画素部が水平方向に６０００画素部、垂直方向に４０００画素配列された、有効画素数２４００万画素の撮像素子で、撮像領域の大きさは水平方向に２４ｍｍ、垂直方向に１６ｍｍとなる。各画素部にはＲＧＢのカラーフィルタがモザイク状に配列されている。そして各画素部は、同図（ｂ）に示すように単一の光電変換部４０１ａを備える。
【０１７０】
［センサ瞳距離］
図１９は、撮影レンズ５００の射出瞳と、２つの撮像素子における焦点検出瞳の関係を説明する図であり、実施例１の図４及び実施例３の図１７に対応する。撮影レンズ５００は実施例１と同一のものとして説明する。図１９（ａ）は撮像素子４０１の説明図、同図（ｂ）は撮像素子３０２の説明図であるが、実施例４における撮像素子３０２は実施例３における撮像素子３０２と同一構成、同一寸法のため、詳細説明は省略する。以下に、撮像素子４０１について説明する。
【０１７１】
図１９（ａ）において、画素部４０１１は撮像面中央、すなわち像高ｘ＝０に配置された画素部、画素部３０２２は撮像面の端に近い場所、例えば像高ｘ＝１０ｍｍに配置された画素部である。画素部４０１１の主点４０１１ｐは該画素部が備えるマイクロレンズ４０１１ｃの光線屈折作用を考える上での基準位置であり、主点４０１１ｐを通って光軸に直交する面が撮像素子４０１の予定結像面、すなわち撮像面ＩＰ４となる。
【０１７２】
撮像面中央の画素部４０１１において、マイクロレンズ４０１１ｃの主点４０１１ｐと単一の光電変換部上面間の高さｈ４が画素部の高さである。そして、マイクロレンズ４０１１ｃの焦点が光電変換部４０１１ａの上面と略一致するように、マイクロレンズ４０１１ｃの形状（光学パワー）が設定されている。よって、後述するセンサ瞳面ＳＰＬ４上に、単一の光電変換部４０１１ａに対応する単一の逆投影像ＡＰ４ａ及が形成され、これが撮像時の光束を規定する撮像瞳となる。
【０１７３】
画素部４０１１はマイクロレンズ４０１１ｃの光軸と画素部の中心（単一の光電変換部の感度重心）が一致している。しかし、撮像面ＩＰ４の端部に位置する画素部４０１２においては、マイクロレンズ４０１２ｃの光軸と画素部の中心が一致しておらず、撮影レンズの光軸寄りに所定量ｄｘ４だけ偏心している。そこで、画素部４０１２の主光線Ｓ４２ｃ（単一の光電変換部の感度重心位置とマイクロレンズの主点を結ぶ線）は光軸に対して所定の角度ω４だけ傾斜することになり、撮像面ＩＰ４から所定距離だけ隔たった点ＣＳ４で光軸と交差する。この交点ＣＳ４をとおり光軸と直交する仮想面がセンサ瞳面ＳＰＬ４、センサ瞳面ＳＰＬ４と撮像面ＩＰ４の間の距離ＰＳ４がセンサ瞳距離ＰＳ４である。センサ瞳面上ではすべての画素部の撮像瞳が実質的に一致する。
【０１７４】
撮像素子４０１の光電変換部は単一であり、かつ画素部の中心と光電変換部の感度中心も一致しているため、位相差検出のための瞳分割機能は有していない。ただし、センサ瞳距離は瞳分割機能を備えた撮像素子と同様の方法で規定できる。すなわち実施例１の撮像素子１０１のセンサ瞳距離ＰＳは式４ないし式６で計算できたが、実施例４の撮像素子４０１のセンサ瞳距離ＰＳ４も同様の方向で計算でき、以下の式のようになる。
【０１７５】
Ｘ４／（ＰＳ４＋ｈ４）＝ｄｘ４／ｈ４      （式２６）
ＰＳ４＝Ｘ４×（ｈ４／ｄｘ４）            （式２７）
ｄｘ４＝ｈ４×（Ｘ４／ＰＳ４）            （式２８）
【０１７６】
ここで、Ｘ４は画素部４０１２のｘ座標、ｄｘ４はマイクロレンズ４０１２ｃの偏心量、ＰＳ４はセンサ瞳距離ＰＳ４である。
【０１７７】
画素部４０１２の画素構造や各部の寸法は、マイクロレンズの偏心量を除いて画素部４０１１と同一である。よって、センサ瞳面ＳＰＬ４上には、単一の光電変換部４０１２ａに対応する単一の逆投影像が形成され、この逆投影像は画素部４０１１の光電変換部の逆投影像ＡＰ４ａと実質的に同一となる。すなわち、任意の画素部において、式２８が成り立つように当該画素部のマイクロレンズの偏心量を設定することにより、すべての画素部のセンサ瞳距離がセンサ瞳距離ＰＳ４となり、センサ瞳面上においてはすべての画素部の撮像瞳がＡＰ４ａに共通化される。
【０１７８】
以上のように、実施例４の撮像装置が備える撮像素子４０１は瞳分割機能を有さず、撮像素子３０２は瞳分割機能を有しており、両撮像素子のセンサ瞳距離ＰＳが異なる。そして実施例４においても、撮像面端部における撮像素子４０１及び撮像素子３０２における主光線角度ω４とω３の大小関係は、
ω４＞ω３      （式２９）
となり、第１及び第２の撮像素子におけるセンサ瞳距離ＰＳ４とＰＳ３の大小関係は、
ＰＳ４＜ＰＳ３      （式３０）
の関係が成り立っている。すなわち、撮像素子４０１と撮像素子３０２はセンサ瞳距離ＰＳが異なるようにマイクロレンズの偏心量が設定されている。
【０１７９】
［撮影処理］
実施例４における撮影処理の手順は、図１２に示した実施例１のメインフローチャートに対して、Ｓ１１４の焦点検出１のサブルーチンとＳ１３４の焦点検出２のサブルーチンが異なり、その他のステップは実質的に同一である。よって、実施例１に対して異なるフローのみを説明する。
【０１８０】
実施例４における、撮像素子４０１による静止画撮影時には、カメラＣＰＵ１０４が、図１２のＳ１０１からＳ１０３及びＳ１１１等を経由し、Ｓ１１４で静止画撮影に適した焦点検出５のサブルーチンが実行する。図２０（ａ）は実施例４における焦点検出５のサブルーチンフローであり、一連の制御内容をＳ４１４以降のステップで示している。
【０１８１】
Ｓ４１４よりＳ４５１に移行すると、カメラＣＰＵ１０４が、非駆動状態にある動画用の撮像素子３０２を駆動し、動画用の撮像素子３０２で取得した信号から、焦点検出領域における一対の焦点検出信号（Ａ像信号とＢ像信号）を生成するよう制御する。Ｓ４５２では、カメラＣＰＵ１０４が、シェーディング補正のためのルックアップデーブルから、焦点検出時のＦナンバとレンズ瞳距離ＰＬに対応する情報を読み出し、Ａ像信号とＢ像信号にシェーディング補正を施す。次いで、式１５の相間演算式を用いた相間演算により、Ａ像信号とＢ像信号の位相差φ２と相間値の極小値Ｃ２を計算する。そして、所定のルックアップデーブルからデフォーカス量ＤＥＦを算出するための変換情報を読み出し、前述の式１７を用いてデフォーカス量ＤＥＦを算出し、Ｓ４５３に移行する。
【０１８２】
Ｓ４５３では、Ｓ４５２で得た焦点検出結果の信頼性を計算する。本実施例では、一例として、信頼性を図９で説明した相関値Ｃ（φ）から求める。すなわち、カメラＣＰＵ１０４（第２の判定手段）は、Ａ像とＢ像の相関値の極小値がより小さいほど、あるいは極小値近傍の相関値曲線の傾きが大きいほど、焦点検出結果の信頼性が高いと判定する。具体的には、本実施例では、Ａ像とＢ像の極小値を、第２所定値と比較する。または、極小値近傍の相関値曲線の傾きを、第３の所定値と比較する。ただし、判断の指標はこれに限定されず、その他の指標を用いることも可能である。Ｓ４５４では、Ｓ４５３で算出された信頼性の判定を行なう。信頼性が高いと判断された場合（相関値の極小値が第２の所定値以下である、又は、極小値近傍の相関値曲線の傾きが第３の所定値よりも大きい場合）はＳ４５５へ移行する。Ｓ４５５では、Ｓ４５２で算出されたデフォーカス量をフォーカスレンズ駆動量に変換し、Ｓ４５８でメインフローにリターンする。
【０１８３】
Ｓ４５４でカメラＣＰＵ１０４（第２の判定手段）が焦点検出結果の信頼性が低い（相関値の極小値が第２の所定値より大きい、又は、極小値近傍の相関値曲線の傾きが第３の所定値以下である場合）と判断した場合は、Ｓ４５６に移行する。Ｓ４５６ではカメラＣＰＵ１０４がコントラストＡＦを行なうための情報を得る。すなわち、カメラＣＰＵ１０４は、焦点検出領域のＡ像とＢ像を加算した撮像信号における高周波成分を検出する。そして、カメラＣＰＵ１０４（第２の焦点検出手段）は、高周波成分の検出結果をもとに、コントラストＡＦ用の評価値を算出する。そして、カメラＣＰＵ１０４は、算出した評価値を基にＳ４５７ではコントラストＡＦのためのフォーカスレンズスキャン指令をレンズＣＰＵ５０７に対して送信し、Ｓ４５８に移行してメインルーチンにリターンする。
【０１８４】
なお、Ｓ４５４における信頼性の判定結果に応じて、撮像素子４０１と撮像素子３０２それぞれから取得した信号に基づく結果を重みづけして用いても良い。この場合、カメラＣＰＵ１０４（第２の判定手段）が焦点検出結果の信頼性が高いと判定した場合には、撮像素子３０２から取得した信号に基づく結果を撮像素子４０１から取得した信号に基づく結果よりも多く採用する（多く重みづけする）。また、カメラＣＰＵ１０４（第２の判定手段）が焦点検出結果の信頼性が低いと判定した場合には、撮像素子４０１から取得した信号に基づく結果を撮像素子３０２から取得した信号に基づく結果よりも多く採用する（多く重みづけする）。
【０１８５】
実施例４における、撮像素子３０２による動画撮影時には、カメラＣＰＵ１０４は、図１２のＳ１０１からＳ１０３及びＳ１３１等を経由し、Ｓ１３４で動画撮影に適した焦点検出６のサブルーチンを実行する。図２０（ｂ）は実施例４における焦点検出６のサブルーチンフローで、一連の制御内容をＳ４３４以降のステップで示している。
【０１８６】
Ｓ４３４よりＳ４７１に移行すると、カメラＣＰＵ１０４は、動画撮影のために駆動している撮像素子３０２による焦点検出を行なう。Ｓ３０２の制御内容は図２０（ａ）のＳ４５２と同一である。すなわち、カメラＣＰＵ１０４は撮像素子３０２で位相差式焦点検出を行ない、デフォーカス量を算出する。Ｓ４７２では、カメラＣＰＵ１０４は、Ｓ４７１で算出されたデフォーカス量をフォーカスレンズ駆動量に変換し、Ｓ４７３でメインフローにリターンする。
【０１８７】
［実施例４の効果］
以上の実施例４においては、撮像素子４０１のセンサ瞳距離ＰＳと撮像素子３０２のセンサ瞳距離ＰＳとして、各々の撮像素子の使用目的に適したセンサ瞳距離ＰＳが設定されており、両者は異なる値である。そして、主として動画撮影に用いられる撮像素子３０２のみが位相差検出のための瞳分割機能を備えている。そのために、静止画撮影時の焦点調節に際しては、まずは動画撮影用の撮像素子３０２を用いて位相差式焦点検出を行なう。そして、該焦点検出結果の信頼性が高い場合、は位相差検出結果を用いてフォーカスレンズを駆動する。一方、位相差式焦点検出結果の信頼性が低い場合は、コントラストＡＦ（コントラスト検出方式の焦点調節）を行なう。その理由は、静止画撮影時にはフォーカスレンズの動作の影響を考慮しなくても良い一方、合焦精度が最も重要であるため、位相差式焦点検出結果の信頼性が低い場合には、より合焦精度の高いコントラストＡＦを実行する方が好ましいからである。また、コントラストＡＦは、Ａ像信号とＢ像信号を加算した撮像信号を用いるため、レンズ瞳距離ＰＬとセンサ瞳距離ＰＳの乖離による焦点検出精度の低下は、位相差式焦点検出よりも軽微であるというメリットもある。
【０１８８】
一方で、動画撮影時には位相差式焦点検出結果の信頼性判定は行なわず、常に位相差式の焦点調節を実行する。その理由は、動画撮影時のＡＦは精度とともに動作品位も重要であるため、合焦精度が多少低下すると予想されても動作品位の良い位相差ＡＦを行なう方が好ましいからである。
【０１８９】
すなわち、本実施例によれば、実施例１、実施例２及び実施例３と同様、２つの撮像素子間でセンサ瞳距離を異ならせることで、センサ瞳距離ＰＳが同じである場合と比較して、より広い範囲でのレンズ瞳距離ＰＬの変化に対応することができる。また、本実施例によれば、特性の異なる２つのＡＦ方式（位相差ＡＦ及びコントラストＡＦ）を状況に応じて用いることで、記録画像の画質を担保するとともに、より精度の高い焦点検出を行うことができる。
【０１９０】
なお、本実施例の撮像素子４０２の画素部が備える光電変換部は各画素部に対して１個であるとして説明したが、撮像素子３０２のように、複数の光電変換部を有していても良い。この場合であっても、これまで本実施例で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
【０１９１】
［変形例］
先に説明した実施例１、実施例２、実施例３及び実施例４の各撮像素子において、位相差検出に供される各画素部はｘ方向に並置された一対の光電変換部を備え、撮影レンズの射出瞳をｘ方向に瞳分割し、被写体像のｘ方向の位相差を検出する実施形態であった。これに対して、撮像素子の各画素部を撮像面に沿ったｘ方向とｙ方向にｍ×ｎ個の光電変換部で構成し、被写体像の明暗パターンの方向性に応じてｘ方向もしくはｙ方向のうちの所望の方向、もしくは両方向に対して位相差検出する構成とすることも可能である。また、焦点検出だけでなく、ライトフィールド情報を取得可能な撮像装置に適用しても、同様の効果を発揮する。
【０１９２】
また、実施例１ないし実施例４の各撮像素子において、瞳分割機能を備えた撮像素子はすべての画素部が複数の光電変換部を有し、全画素部が位相差検出可能な構成になっていた。これに対して、撮像用画素部の一部を焦点検出用画素部に置き換えた撮像素子を用いてもよい。この場合、すべての画素部は単一の光電変換部を備え、撮像用画素部は撮影レンズの射出瞳の全域を通過する光束を受光し、焦点検出用画素部は射出瞳領域において光軸に対して偏心した一部の領域の光束を受光する。焦点検出用画素部は、例えば、光電変換部を部分的に遮光する遮光部を有することにより、射出瞳領域において光軸に対して偏心した一部の領域の光束を受光することが可能である。そして、焦点検出用画素部は、撮像用画素部の間に所定の配列パターンにより配列される。あるいは、全画素部の半数がＡ像信号取得用、残りの半数がＢ像信号取得用画素部であり、これらの画素部が交互に配置される構成でも構わない。
【０１９３】
これまで説明したように、センサ瞳距離とレンズ瞳距離（射出瞳距離）の乖離が大きくなると、撮像素子の像高が高い位置にある画素部では像高が低い位置にある画素部と比較して、Ａ像信号とＢ像信号のレベル差が大きくなる。このことから、すなわち、像高の低い位置にある画素部では像高が高い位置にある画素部と比較して、センサ瞳距離とレンズ瞳距離（射出瞳距離）の乖離によるＡ像信号とＢ像信号のレベル差が小さい。このことから、位相差検出に用いる信号を取得する画素部が位置する像高に応じて、２つの撮像素子のうちどちらの撮像素子を用いて焦点検出を行うかを異ならせても良い。
【０１９４】
図２１は変形例を説明する図である。図２１において、Ａｒｅａ０は撮像素子１０１あるいは撮像素子１０２の撮像範囲、Ａｒｅａ１は撮像領域の周辺部、Ａｒｅａ２は撮像領域の中央部である。そして、像高が所定の像高よりも高い位置、すなわちＡｒｅａ１にある画素部の信号を用いて位相差を検出する場合には、実施例１〜実施例４で説明したように、焦点検出に用いる信号を取得する撮像素子を選択する。一方、像高が所定の像高よりも低い位置、すなわちＡｒｅａ２にある画素部の信号を用いて焦点検出する場合には、焦点検出のための信号を取得するための撮像素子を選択するために別途基準を設け、当該基準に従って乖離がより大きい撮像素子を選択する場合があっても良い。一例として、他方の撮像素子よりもセンサ瞳距離とレンズ瞳距離との乖離が大きい撮像素子から記録画像信号を取得する場合に、所定の像高よりも低い位置の画素部の信号を用いて焦点検出する場合は、同じ撮像素子の信号を用いて焦点検出しても良い。この場合、両方の撮像素子を駆動する場合と比較して、消費電力が少なくなる。また、Ａｒｅａ２の範囲は撮影レンズのＦナンバ等に応じて変化させても良い。
【０１９５】
これらの変形例において、各画素部が備えるマイクロレンズを実施例１、実施例２、実施例３及び実施例４で説明したように偏心させることで、２つの撮像素子間でセンサ瞳距離ＰＳを異ならせ、各実施例と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１９６】
１０１、４０１  第１の撮像素子
１０２、３０２  第２の撮像素子
１０３  ビームスプリッタ
５００  撮影レンズ
５０１  第１レンズ群
５０２  第２レンズ群
５０３  第３レンズ群
１０１１、１０１２、１０２１、１０２２、３０２１、３０２２、４０１１  画素部
１０１１ａ、１０１１ｂ、１０１２ａ、１０１２ｂ、１０２１ａ、１０２１ｂ、１０２２ａ、１０２２ｂ、３０２１ａ、３０２１ｂ、３０２２ａ、３０２２ｂ、４０１１ａ４０１２ａ  光電変換部
１０１１ｃ、１０１２ｃ、１０２１ｃ、１０２２ｃ、３０２１ｃ、３０２２ｃ、４０１１ｃ、４０１２ｃ  マイクロレンズ
ＥＰＬ１  レンズ瞳面（射出瞳面）
ＳＰＬ１、ＳＰＬ２、ＳＰＬ３、ＳＰＬ４  センサ瞳面
ＩＰ１、ＩＰ２、ＩＰ３、ＩＰ４  予定結像面（撮像面）
【図１】
0006639208.tif 000002
【図２】
0006639208.tif 000003
【図３】
0006639208.tif 000004
【図４】
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【図５】
0006639208.tif 000006
【図６】
0006639208.tif 000007
【図７】
0006639208.tif 000008
【図８】
0006639208.tif 000009
【図９】
0006639208.tif 000010
【図１０】
0006639208.tif 000011
【図１１】
0006639208.tif 000012
【図１２】
0006639208.tif 000013
【図１３】
0006639208.tif 000014
【図１４】
0006639208.tif 000015
【図１５】
0006639208.tif 000016
【図１６】
0006639208.tif 000017
【図１７】
0006639208.tif 000018
【図１８】
0006639208.tif 000019
【図１９】
0006639208.tif 000020
【図２０】
0006639208.tif 000021
【図２１】
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