(57)【要約】【課題】コストを抑制しながら、同一の画素を位相差検出用情報の取得や画像の取得などの複数の用途に利用することが可能となる位相差検出用情報取得装置等を提供する。【解決手段】光学的な被写体像を形成するレンズ１と、撮像面上に配列された複数の画素により被写体像を光電変換して出力する撮像素子３と、レンズ１と撮像素子３との間に配置され、レンズ１からの光束を、ある画素列へはある瞳領域の光束として通過させ、このある画素列の近傍に平行となるように設けられた他のある画素列へは他のある瞳領域の光束として通過させる光学フィルタ２と、撮像素子３と光学フィルタ２との撮像面に平行な方向の相対的な位置を、光学フィルタ２と画素との対応関係が変化するように移動する光学フィルタ駆動部１３と、を備えた位相差検出用情報取得装置。【選択図】図１
2012023562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的な被写体像を形成する結像光学系と、
上記被写体像が形成される撮像面上に複数の画素が配列されていて、該画素により該被写体像を光電変換して出力する撮像素子と、
上記結像光学系と上記撮像素子との間に配置され、上記結像光学系からの光束を、ある画素列へはある瞳領域の光束として通過させ、該ある画素列と平行となるように該ある画素列の近傍に設けられた他のある画素列へは他のある瞳領域の光束として通過させる瞳領域制御光学部材と、
上記撮像素子と上記瞳領域制御光学部材との、上記撮像面に平行な方向の相対的な位置を、該瞳領域制御光学部材と該撮像素子の画素との対応関係が変化するように移動する移動装置と、
を具備したことを特徴とする位相差検出用情報取得装置。
【請求項２】
上記瞳領域制御光学部材は、瞳領域を形成するための瞳制御部が、上記撮像面上に配列された画素の、任意の配列方向に沿った画素ピッチを基準として形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の位相差検出用情報取得装置。
【請求項３】
上記移動装置は、ある画素の上記結像光学系側に上記瞳制御部が位置する第１の状態から該瞳制御部が位置しない第２の状態へ変化するように、または該第２の状態から該第１の状態へ変化するように、上記撮像素子と上記瞳領域制御光学部材との相対的な位置を移動するものであることを特徴とする請求項２に記載の位相差検出用情報取得装置。
【請求項４】
上記移動装置は、上記相対的な位置の移動を、上記画素ピッチの（正の整数−１／２）倍だけ行うものであることを特徴とする請求項３に記載の位相差検出用情報取得装置。
【請求項５】
上記移動装置は、上記撮像素子と上記瞳領域制御光学部材との少なくとも一方を移動するための圧電素子を有するものであることを特徴とする請求項４に記載の位相差検出用情報取得装置。
【請求項６】
上記移動装置は、上記撮像素子と上記瞳領域制御光学部材との上記相対的な位置を検出するための位置検出装置をさらに有するものであることを特徴とする請求項５に記載の位相差検出用情報取得装置。
【請求項７】
上記位置検出装置は、上記撮像素子から出力される画像データに基づいて、上記相対的な位置を検出するものであることを特徴とする請求項６に記載の位相差検出用情報取得装置。
【請求項８】
上記移動装置は、上記位置検出装置の検出結果に基づいて求めた、上記第１の状態をとるために上記圧電素子へ印加する第１の電圧と、上記第２の状態を取るために該圧電素子へ印加する第２の電圧と、を記憶する記憶部をさらに有するものであることを特徴とする請求項７に記載の位相差検出用情報取得装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れか一項に記載の位相差検出用情報取得装置と、
上記撮像素子からの上記ある画素列の出力と上記他のある画素列の出力とに基づいて、該ある画素列に結像された被写体像と、該他のある画素列に結像された被写体像と、の位相差を算出する位相差演算部と、
を具備したことを特徴とする位相差検出装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の位相差検出装置を具備し、
上記瞳領域制御光学部材は、上記撮像素子に配列された複数の画素の内の一部の画素にのみ特定の瞳領域の光束を通過させて、該一部の画素を焦点検出画素として機能させるようにするものであり、
上記焦点検出画素として機能する画素以外の画素の少なくとも一部は撮影画素として機能することを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
上記結像光学系は、フォーカス位置を調整可能であり、
上記位相差演算部により算出された位相差に基づいてデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出部と、
上記デフォーカス量に基づき上記結像光学系のフォーカス位置を調整するフォーカス駆動部と、
をさらに具備したことを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる瞳領域を通過した光束により各形成される被写体像間の位相差を検出するための位相差検出用情報を取得する位相差検出用情報取得装置、位相差検出装置、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
異なる瞳領域を通過した光束により各形成される被写体像間の位相差を検出することによって合焦位置からのずれを検出する位相差ＡＦ検出システムは、従来より製品化され、一眼レフレックスタイプのカメラにおいて広く普及している。
【０００３】
ここに、従来の一般的な位相差ＡＦ検出システムは、撮影用のレンズを通過した光束を複数の瞳に分割して投影するためのコンデンサレンズ、瞳分割マスク、セパレータレンズ、および瞳分割された光束を光電変換するラインセンサなどを備えて構成されている。
【０００４】
このように一般的な位相差ＡＦ検出システムは、被写体の画像を撮像するための撮像素子とは別途に構成されたものとなっていて、クイックリターンミラーの一部をハーフミラーとして、このハーフミラーの背面側に配設されたサブミラーによって反射した光束により検出を行うようになっていた。そして、このような構成の位相差ＡＦ検出システムでは、撮像素子による撮像を行うためにクイックリターンミラーを光路上から退避させている最中はＡＦ検出を行うことができなかった。また、連写撮影においては１枚の画像を撮像する毎にクイックリターンミラーを光路中に挿入しなければ位相差ＡＦ検出を行うことができず、単位時間当たりの連写枚数の上限を抑制するものとなっていた。さらに、クイックリターンミラーを退避させた状態で撮像素子により行われる動画像撮影に対しても、従来の一般的な位相差ＡＦ検出システムは適していなかった。
【０００５】
そこでこうした点を改善し得る技術として、例えば特開２００９−２４４８６２号公報には、通常の撮影画素に加えて、焦点検出を行うための焦点検出画素を配置して、撮像と焦点検出とを同時に行うことができるようにした撮像素子が記載されている。該公報に記載された技術の概要について、図３８〜図４０および図４３を参照して説明する。ここに、図３８は撮像素子に設けられた撮影画素９１の構成を示す図、図３９は撮像素子に設けられた瞳Ａ焦点検出画素９１Ａの構成を示す図、図４０は撮像素子に設けられた瞳Ｂ焦点検出画素９１Ｂの構成を示す図、図４３は撮像素子における各画素９１，９１Ａ，９１Ｂの配置例を示す図である。
【０００６】
まず、図３８〜図４０に示すように、各画素９１，９１Ａ，９１Ｂは、半導体基板３１上にフォトダイオード３２を形成してなる光電変換部と、遮光マスクとを備えている。そしてこれらの図に示す例では、各画素９１，９１Ａ，９１Ｂ上に、開口率を上げるためのマイクロレンズ３４が設けられている。
【０００７】
このような構成において、図３８に示すように、通常の撮影画素９１は、遮光マスク３３が、結像光学系の瞳（本発明に係る図１５の瞳１Ｓ参照）から入射する光束を全てフォトダイオード３２へ通過させることができる大きさの開口を備えている。
【０００８】
一方、図３９に示すように、瞳Ａ焦点検出画素９１Ａは、遮光マスク３３Ａが、結像光学系の瞳（図１５の瞳１Ｓ参照）から入射する光束の内の、一部の瞳領域（図１５の瞳領域１Ａ参照）から入射する光束をフォトダイオード３２へ通過させることができる大きさの開口となるように（従って、遮光マスク３３Ａの開口中心もフォトダイオード３２の中心に立てた垂線からシフトした位置となるように）構成されている。
【０００９】
また、図４０に示すように、瞳Ｂ焦点検出画素９１Ｂは、遮光マスク３３Ｂが、結像光学系の瞳（図１５の瞳１Ｓ参照）から入射する光束の内の、一部の瞳領域（図１５の瞳領域１Ｂ参照）から入射する光束をフォトダイオード３２へ通過させることができる大きさの開口となるように（従って、遮光マスク３３Ｂの開口中心もフォトダイオード３２の中心に立てた垂線から上述した遮光マスク３３Ａの開口中心とは逆方向にシフトした位置となるように）構成されている。
【００１０】
そして、図４３に示すように、上述したような構成の焦点検出画素９１Ａ，９１Ｂが、撮影画素９１が配列された撮像面上に、交互に離散的に配置されている。ここに図４３には、垂直１１画素×水平２８画素の撮像面に、撮影画素９１が２５８個、瞳Ａ焦点検出画素９１Ａが２５個、瞳Ｂ焦点検出画素９１Ｂが２５個、配置された例を示している。
【００１１】
このような構成の撮像素子を用いて撮像を行うと、互いに近傍に位置する、撮影画素９１群と、瞳Ａ焦点検出画素９１Ａ群と、瞳Ｂ焦点検出画素９１Ｂ群と、が合焦時に示す被写体パターンは、そのままで（つまり位相差を考慮しなくても）相関性が高いものになる。これに対して、非合焦時に示す被写体パターンは、焦点ずれ量に応じた位相差を考慮しないと相関性が高いものとはならない（本発明に係る図１６〜図１９等参照）。そこで、位相差と合焦位置からのレンズのずれ量との関係を予め測定もしくは算出等して記憶しておき、検出された位相差に基づいて、その位相差を０にすることができるようなレンズ移動量を求め、求めた移動量だけレンズを駆動することにより自動焦点調節を行うのが、いわゆる位相差ＡＦである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００９−２４４８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
なお、上述したような焦点検出画素９１Ａ，９１Ｂとほぼ同様の機能は、マイクロレンズの位置を調整することによっても達成可能であると考えられる。図４１は撮像素子に設けられた瞳Ａ焦点検出画素の他の構成を示す図、図４２は撮像素子に設けられた瞳Ｂ焦点検出画素の他の構成を示す図である。
【００１４】
図４１に示すように、瞳Ａ焦点検出画素９１Ａは、マイクロレンズ３４Ａが、結像光学系の瞳（図１５の瞳１Ｓ参照）から入射する光束の内の、一部の瞳領域（図１５の瞳領域１Ａ）から入射する光束を集光してフォトダイオード３２へ照射するように、フォトダイオード３２の中心に立てた垂線からシフトした位置に配設されている。
【００１５】
また、図４２に示すように、瞳Ｂ焦点検出画素９１Ｂは、マイクロレンズ３４Ｂが、結像光学系の瞳（図１５の瞳１Ｓ参照）から入射する光束の内の、一部の瞳領域（図１５の瞳領域１Ｂ）から入射する光束を集光してフォトダイオード３２へ照射するように、フォトダイオード３２の中心に立てた垂線から上述したマイクロレンズ３４Ａとは逆方向にシフトした位置に配設されている。
【００１６】
ところで、このような画素構成の撮像素子の場合には、焦点検出画素９１Ａ，９１Ｂの画素値は、一般に、撮影画素の画素値として使用することはできない。何故ならば、まず第１に、撮影画素９１へ到達する光束と焦点検出画素９１Ａ，９１Ｂへ到達する光束とは瞳径が異なるために、輝度レベルが異なるからである。さらに、仮にゲイン調整を行って輝度レベルを揃えたとしても、依然として使用することができるとは限らない。合焦状態にある焦点検出画素９１Ａ，９１Ｂであれば、該焦点検出画素９１Ａ，９１Ｂが撮影画素である場合と同一空間位置の（同一位相の）被写体部分の情報を取得することができるが、合焦状態にない焦点検出画素９１Ａ，９１Ｂの場合には、撮影画素とは異なる空間位置の（位相が異なる）被写体部分の情報を取得してしまうことになる。そして、複数の焦点検出画素９１Ａ，９１Ｂが全て同時に合焦状態になることは一般的ではない。このような理由から、焦点検出画素９１Ａ，９１Ｂの画素位置については、近傍の撮影画素９１の画素値を用いて補間することにより、撮影画像を生成するようになっている。
【００１７】
しかしながら、焦点検出を行うのは一般に被写界内における重要な被写体であって、最も高品質な画像を取得したい部分であるために、焦点検出画素部分の画素データを近傍の画素値から補間して得ることは元来望ましくない。
【００１８】
また、上述したような焦点検出機能を備えた撮像素子は、瞳分割を行うために、焦点検出画素における遮光マスクの開口位置またはマイクロレンズの位置を、撮影画素における該当位置と異ならせる構成であるために、撮像素子自体の構造を、焦点検出機能を備えていない通常の撮像素子とは異ならせる必要がある。従って、開発コストを要するとともに、高い製作精度が要求されることから製造歩留まりも低下すると思われ、すなわち製造コストが高くなることになる。
【００１９】
そして、従来の一般的な位相差ＡＦ検出システムは、上述したように、ラインセンサとは別にコンデンサレンズ、瞳分割マスク、セパレータレンズなどが必要であるために、これらの部品コストや組み立てコストなどの製造コストが高くなることになる。
【００２０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、開発コストや製造コストの上昇を抑制しながら、撮像素子上の画素を位相差検出用情報の取得や画像の取得などの複数の用途に利用することを可能とする位相差検出用情報取得装置、位相差検出装置、撮像装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様による位相差検出用情報取得装置は、光学的な被写体像を形成する結像光学系と、上記被写体像が形成される撮像面上に複数の画素が配列されていて、該画素により該被写体像を光電変換して出力する撮像素子と、上記結像光学系と上記撮像素子との間に配置され、上記結像光学系からの光束を、ある画素列へはある瞳領域の光束として通過させ、該ある画素列と平行となるように該ある画素列の近傍に設けられた他のある画素列へは他のある瞳領域の光束として通過させる瞳領域制御光学部材と、上記撮像素子と上記瞳領域制御光学部材との、上記撮像面に平行な方向の相対的な位置を、該瞳領域制御光学部材と該撮像素子の画素との対応関係が変化するように移動する移動装置と、を具備したものである。
【００２２】
また、本発明の第２の態様による位相差検出装置は、上記第１の態様による位相差検出用情報取得装置と、上記撮像素子からの上記ある画素列の出力と上記他のある画素列の出力とに基づいて、該ある画素列に結像された被写体像と、該他のある画素列に結像された被写体像と、の位相差を算出する位相差演算部と、を具備したものである。
【００２３】
さらに、本発明の第３の態様による撮像装置は、上記第２の態様による位相差検出装置を具備し、上記瞳領域制御光学部材が、上記撮像素子に配列された複数の画素の内の一部の画素にのみ特定の瞳領域の光束を通過させて、該一部の画素を焦点検出画素として機能させるようにするものであり、上記焦点検出画素として機能する画素以外の画素の少なくとも一部は撮影画素として機能するものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の位相差検出用情報取得装置、位相差検出装置、撮像装置によれば、開発コストや製造コストの上昇を抑制しながら、撮像素子上の画素を位相差検出用情報の取得や画像の取得などの複数の用途に利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態１における撮像装置の構成を示すブロック図。
【図２】上記実施形態１において、光学フィルタおよび撮像素子の具体的な構成例を示す斜視図。
【図３】上記実施形態１において、光学フィルタが焦点検出位置にあるときの光学フィルタおよび撮像素子の図２における３−３断面の要部を示す図。
【図４】上記実施形態１において、光学フィルタが撮影位置にあるときの光学フィルタおよび撮像素子の図２における３−３断面の要部を示す図。
【図５】上記実施形態１において、光学フィルタの図２における４−４断面の一部を示す図。
【図６】上記実施形態１において、他の構成の光学フィルタが焦点検出位置にあるときの光学フィルタおよび撮像素子の図２における３−３断面の要部を示す図。
【図７】上記実施形態１において、他の構成の光学フィルタが撮影位置にあるときの光学フィルタおよび撮像素子の図２における３−３断面の要部を示す図。
【図８】上記実施形態１において、他の構成の光学フィルタにおける視野角制御光学素子のあるｙ方向位置におけるｘ方向に沿った断面の一部を示す図。
【図９】上記実施形態１において、他の構成の光学フィルタにおける視野角制御光学素子の他のｙ方向位置におけるｘ方向に沿った断面の一部を示す図。
【図１０】上記実施形態１において、ルーバーフィルムの光学特性を測定するときの設定を示す図。
【図１１】上記実施形態１において、ルーバーフィルムの光学特性の一例を示す図。
【図１２】上記実施形態１において、画素が撮影画素として機能するときの構成を示す断面図。
【図１３】上記実施形態１において、画素が瞳Ａ焦点検出画素として機能するときの構成を示す断面図。
【図１４】上記実施形態１において、画素が瞳Ｂ焦点検出画素として機能するときの構成を示す断面図。
【図１５】上記実施形態１におけるレンズの瞳および瞳領域を示す図。
【図１６】上記実施形態１において、合焦位置から少しだけずれているときのレンズと撮像素子との関係を示す図。
【図１７】上記実施形態１において、合焦位置から少しだけずれているときの撮影画素、瞳Ａ焦点検出画素、瞳Ｂ焦点検出画素の各出力を示す線図。
【図１８】上記実施形態１において、合焦位置からのずれが大きくなったときのレンズと撮像素子との関係を示す図。
【図１９】上記実施形態１において、合焦位置からのずれが大きくなったときの撮影画素、瞳Ａ焦点検出画素、瞳Ｂ焦点検出画素の各出力を示す線図。
【図２０】上記実施形態１における光学フィルタ駆動部の構成例を示す図。
【図２１】上記実施形態１において、撮像部、光学フィルタ位置検出部、および光学フィルタ駆動部の構成を示すブロック図。
【図２２】上記実施形態１において、視野角制御光学素子が画素列に対して正しい焦点検出位置にあるときの様子を示す図。
【図２３】上記実施形態１において、視野角制御光学素子が画素列に対して正しい焦点検出位置および撮影位置にあるときの画素列の出力の例を示す線図。
【図２４】上記実施形態１の視野角制御光学素子が焦点検出位置において画素列に対して左下に傾いているときの様子を示す図。
【図２５】上記実施形態１の視野角制御光学素子が焦点検出位置において画素列に対して右下に傾いているときの画素列の出力の例を示す線図。
【図２６】上記実施形態１の視野角制御光学素子が焦点検出位置において画素列に対して左下に傾いているときの画素列の出力の例を示す線図。
【図２７】上記実施形態１における位相差検出画素行決定の処理を示すフローチャート。
【図２８】上記実施形態１における傾き調整の処理の一部の示すフローチャート。
【図２９】上記実施形態１における傾き調整の処理の他の一部の示すフローチャート。
【図３０】上記実施形態１において、位置調整を行うためのマーカを光学フィルタに設けた例を示す図。
【図３１】上記実施形態１において、十文字状の視野角制御光学素子を設けた光学フィルタおよび撮像素子の構成例を示す斜視図。
【図３２】上記実施形態１において、焦点検出位置にあるときの画素と視野角制御光学素子との位置関係を示す図。
【図３３】上記実施形態１において、撮影位置にあるときの画素と視野角制御光学素子との位置関係を示す図。
【図３４】上記実施形態１において、焦点検出位置にあるときの移動装置の他の構成例を示す斜視図。
【図３５】上記実施形態１において、焦点検出位置から撮影位置に移動しているときの移動装置の他の構成例を示す斜視図。
【図３６】上記実施形態１において、撮影位置にあるときの移動装置のさらに他の構成例を示す斜視図。
【図３７】上記実施形態１において、焦点検出位置にあるときの移動装置のさらに他の構成例を示す斜視図。
【図３８】従来の撮像素子に設けられた撮影画素の構成を示す図。
【図３９】従来の撮像素子に設けられた瞳Ａ焦点検出画素の構成を示す図。
【図４０】従来の撮像素子に設けられた瞳Ｂ焦点検出画素の構成を示す図。
【図４１】撮像素子に設けられた瞳Ａ焦点検出画素の他の構成を示す図。
【図４２】撮像素子に設けられた瞳Ｂ焦点検出画素の他の構成を示す図。
【図４３】従来の撮像素子における各画素の配置例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
［実施形態１］
【００２７】
図１から図３７は本発明の実施形態１を示したものであり、図１は撮像装置の構成を示すブロック図である。
【００２８】
この撮像装置は、図１に示すように、レンズ１と、光学フィルタ２および撮像素子３を有する撮像部４と、撮像素子駆動部５と、焦点検出画素分離部６と、位相差演算部７と、デフォーカス量算出部８と、フォーカス駆動部９と、画像処理部１１と、光学フィルタ位置検出部１２と、光学フィルタ駆動部１３と、を備えている。
【００２９】
レンズ１は、光学的な被写体像を撮像素子３の複数の画素が配列された撮像面上に形成するための結像光学系である。このレンズ１は、フォーカスレンズ等を含んで構成されていて、フォーカス位置を調整可能なものとなっている。
【００３０】
光学フィルタ２は、レンズ１と撮像素子３との間に移動可能に配置され、レンズ１からの光束を、ある画素列へはある瞳領域の光束として通過させ、該ある画素列と平行となるように該ある画素列の近傍に設けられた他のある画素列へは他のある瞳領域の光束として通過させる瞳領域制御光学部材である。
【００３１】
撮像素子３は、上述したレンズ１により形成された光学的な被写体像を、撮像面上の各画素により光電変換して出力するものである。
【００３２】
撮像部４は、光学フィルタ２および撮像素子３を備え、さらに、撮像素子３からアナログの画像信号を読み出してアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路によりデジタル化して画像データとして出力する撮像素子読出回路１４（図２１参照）なども備えたものとなっている。この撮像部４からは、画像データが、例えば１画素単位で順次出力されるようになっている。
【００３３】
撮像素子駆動部５は、タイミング信号として垂直同期信号や水平同期信号を発生させ、これらタイミング信号に基づき画素リセット信号や画素読出信号などの駆動信号を生成して撮像素子３を駆動するものである。また、撮像素子駆動部５は、読出位置情報を焦点検出画素分離部６へ供給するようになっている。この読出位置情報は、画素読出信号を供給することにより撮像素子３から現在読み出しを行っている画素位置の情報である。さらに、撮像素子駆動部５は、発生したタイミング信号を位相差演算部７やその他の必要な回路（例えば、図示はしないが画像処理部１１等）に供給するようになっている。
【００３４】
焦点検出画素分離部６は、撮像素子駆動部５から供給された読出位置情報と、予め記憶している焦点検出画素の瞳種別毎の位置情報と、に基づいて、撮像素子３から読み出されている画素が撮影画素と焦点検出画素との内の何れであるかを示す画素種別情報を生成し、撮像部４から順次出力される画素データに同期して、位相差演算部７へ出力するものである。焦点検出画素分離部６は、読み出されている画素が焦点検出画素である場合には、さらに、読み出されている画素がどの瞳領域の光束が結像される画素であるかを示す瞳種別情報（後で説明するある具体例においては、瞳Ａ焦点検出画素（以下では適宜「瞳Ａ画素」などと略称する）であるかまたは瞳Ｂ焦点検出画素（以下では適宜「瞳Ｂ画素」などと略称する）であるかを示す情報）を生成し、撮像部４から順次出力される画素データに同期して位相差演算部７へ出力するようになっている。
【００３５】
位相差演算部７は、撮像素子３からの、ある瞳領域の光束を光電変換して得られた上記ある画素列の出力と、他のある瞳領域の光束を光電変換して得られた上記他のある画素列の出力と、に基づいて、レンズ１によりある瞳領域を通過して該ある画素列に結像された被写体像と、レンズ１により他のある瞳領域を通過して該他のある画素列に結像された被写体像と、の位相差を算出するものである。
【００３６】
すなわち、位相差演算部７は、焦点検出画素分離部６から出力される画素種別情報に基づいて、撮像素子３から読み出されている画素が撮影画素であるかまたは焦点検出画素であるかを判定する。そして、画素が撮影画素である場合には、該画素データは使用しない。一方、画素が焦点検出画素である場合には、さらに、焦点検出画素分離部６から出力される瞳種別情報に応じて区分して、該画素データを自己の内部に備えたバッファに記憶する（例えば、瞳Ａ画素であるかまたは瞳Ｂ画素であるかに応じて区分してバッファに記憶する）。そして、位相差演算に必要な画素データがバッファ内に蓄積されたところで、位相差演算部７は、内部に備える相関演算回路等を用いて相関演算を行う。この相関演算は、第１の瞳領域からの光束が結像される第１の画素列（例えば、後述する瞳Ａ画素列）と、この第１の瞳領域と異なる第２の瞳領域からの光束が結像される第２の画素列（例えば、後述する瞳Ｂ画素列）との画素値同士の差分を合計して相関関連値とすることにより行われる。そして位相差演算部７は、この相関関連値の算出を、第１の画素列と第２の画素列との相対的な画素位置を順次シフトさせながら、複数回に渡って行う。さらに位相差演算部７は、算出された複数の相関関連値の内の、最小の相関関連値（この最小の相関関連値は、相関性が最大であることに対応する）を与えるときの画素位置のシフト量を、位相差（より詳しくは、第１の画素列および第２の画素列の配列方向における空間位相差）としてデフォーカス量算出部８へ出力するようになっている。
【００３７】
デフォーカス量算出部８は、位相差演算部７により算出された位相差に基づいて、レンズ１に含まれるフォーカスレンズの合焦位置からのずれ量であるデフォーカス量を算出し、フォーカス駆動部９へ出力するものである。
【００３８】
フォーカス駆動部９は、デフォーカス量算出部８から受信したデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズを駆動することにより、レンズ１のフォーカス位置を調整するものである。
【００３９】
画像処理部１１は、撮像部４から出力される画像データに対して、ノイズ除去処理やエッジ強調処理、階調変換処理等の各種の画像処理を行うものである。
【００４０】
光学フィルタ位置検出部１２は、撮像部４から出力される画像データに基づいて、撮像素子３と光学フィルタ２との相対的な位置を検出する位置検出装置である。
【００４１】
光学フィルタ駆動部１３は、撮像素子３と光学フィルタ２との、撮像面に平行な方向の相対的な位置を、光学フィルタ２と撮像素子３の画素との対応関係が変化するように移動するものである。
【００４２】
そして、これら光学フィルタ位置検出部１２と光学フィルタ駆動部１３とは、ある画素のレンズ１側に後述するような瞳制御部が位置する第１の状態から該瞳制御部が位置しない第２の状態へ変化するように、または該第２の状態から該第１の状態へ変化するように、撮像素子３と光学フィルタ２との相対的な位置を移動するための移動装置を構成している。
【００４３】
このような構成において、結像光学系であるレンズ１と、撮像素子３と、瞳領域制御光学部材である光学フィルタ２と、移動装置を構成する光学フィルタ位置検出部１２および光学フィルタ駆動部１３とは、位相差検出用情報取得装置に含まれる。また、この位相差検出用情報取得装置と、位相差演算部７とは、位相差検出装置に含まれる。このように撮像装置は、位相差検出用情報取得装置が適用された（具体的には、組み込まれた）ものであり、かつ位相差検出装置が適用された（同、組み込まれた）ものとなっている。
【００４４】
次に、図２は光学フィルタ２および撮像素子３の具体的な構成例を示す斜視図、図３は光学フィルタ２が焦点検出位置にあるときの光学フィルタ２および撮像素子３の図２における３−３断面の要部を示す図、図４は光学フィルタ２が撮影位置にあるときの光学フィルタ２および撮像素子３の図２における３−３断面の要部を示す図、図５は光学フィルタ２の図２における４−４断面の一部を示す図である。
【００４５】
まず、図２〜図４に示す例における撮像素子３は、複数の画素が、撮像面上の、あるライン方向と該ライン方向に交差する方向とに配列されたもの、より具体的には、撮像面上の行方向および列方向に配列されたものであることを想定している。
【００４６】
撮像素子３に形成された各画素は、図３および図４に示すように、半導体基板３１上に形成されたフォトダイオード３２と、遮光マスク３３と、を備えている。
【００４７】
ここに、フォトダイオード３２は、受光した光量に応じた電荷を発生させるものであり、光電変換部を構成している。
【００４８】
遮光マスク３３は、フォトダイオード３２以外の部分に形成されている図示しない素子回路部分へ、レンズ１からの光が到達するのを遮断するためのものである。
【００４９】
そして、図２〜図４に示す撮像素子３の場合には、各画素上、より詳しくは、遮光マスク３３の開口を介してフォトダイオード３２へ到達するレンズ１からの光束の光路上に、マイクロレンズ３４がさらに設けられている。このマイクロレンズ３４は、集光を行うことにより、レンズ１からフォトダイオード３２へ到達する光の光量を増加させるものであり、いわゆる開口率を上げるためのものである。マイクロレンズ３４の配置は、瞳領域制御光学部材である光学フィルタ２よりも光路上後方であるために、マイクロレンズ３４は光学フィルタ２と画素との間に画素毎に配置されていることになる。ただし、本実施形態の構成において位相差検出用情報を取得するに当たっては、マイクロレンズ３４はあっても良いし、なくても構わない、
【００５０】
このように撮像素子３は、現在製造されたり販売されたり製品に組み込まれたりしている一般的な撮像素子と同様の構成のものとなっている。従って、本実施形態においては、撮像素子３の全画素は撮影画素として使用可能であるが、ある画素上に光学フィルタ２のどの部分が位置しているかによって（あるいは、ある画素上に光学フィルタ２が位置しているか否かによって）、その画素が焦点検出画素として機能したり、撮影画素として機能したりするようになっている。
【００５１】
光学フィルタ２は、上述したような構成の撮像素子３の撮像面側に、該撮像素子３とは別部材として、かつ撮像素子３に対して相対的に移動可能となるように配設されたものである。この光学フィルタ２は、例えば図２に示すように、撮像面全体を覆う板状をなす透明部材２２に、撮像面上のあるライン方向（ここに「あるライン方向」は、撮像面上の任意の画素列の方向を指し、特定の読出ライン方向のみを指すものではない）に沿って、瞳領域を制御する機能を有するルーバーフィルムやライトコントロールフィルム等の視野角制御光学素子２１を設けたものとなっている。
【００５２】
この視野角制御光学素子２１は、図３〜図５に示す例においては、一対の瞳領域（図１５に示す瞳領域１Ａ（瞳領域Ａ）および瞳領域１Ｂ（瞳領域Ｂ））を形成するものとなっていて、図３に示すような焦点検出位置にあるときには、撮像面の中央付近を通るある水平ライン（行方向の画素列）の一本のレンズ１側に配置されている。一方、視野角制御光学素子２１は、図４に示すような撮影位置にあるときには、焦点検出位置から半画素ピッチ分ずらされて、行方向の画素列同士の間の遮光マスク３３のレンズ１側に配置されている。なお、ここでは移動装置による移動量を画素ピッチの１／２としているが、これに限らず、画素ピッチの（正の整数−１／２）倍、すなわち、１／２倍、（１＋１／２）倍、（２＋１／２）倍、…であれば良い。
【００５３】
そして、視野角制御光学素子２１は、図５に示すように、水平ライン方向に沿って、垂直方向（列方向）の画素列の画素ピッチを基準とした幅をもって、第１の瞳領域（瞳領域Ａ）を形成する第１瞳制御部２１Ａと第２の瞳領域（瞳領域Ｂ）を形成する第２瞳制御部２１Ｂとを１画素単位で交互に配置したものとなっている。ただし、瞳制御部を設けるライン方向は上述したように任意のライン方向で良いために、瞳制御部は、一般に、このライン方向に直交する画素配列の画素ピッチを基準として形成することになる。ここに、瞳制御部を設ける部分の画素ピッチを基準とした幅は、画素ピッチの整数倍に限るものではなく、画素ピッチの半分、あるいは画素ピッチの４割、等であっても構わない（ここに、画素ピッチの半分あるいは４割等は、瞳制御部を画素列同士の間の遮光マスク３３上に退避させるのに適している。一方、瞳制御部を設ける部分の幅を例えば画素ピッチに等しくした場合には、１ラインの画素列を焦点検出画素列とすることができるものの、画素ピッチの１／２だけ移動したとしても２ライン分の画素列を半分ずつ覆うことになってしまうことになるために、後で図３４〜図３７を参照して説明するように視野角制御光学素子２１を撮像素子３の撮像面から退避させるような大幅な光学フィルタ２の移動が必要となる）。また、画素単位での交互の配置は、稠密な配置であるに限定されるものではなく、間に撮像画素を挟んでも構わない。
【００５４】
図３〜図５に示したような構成によれば、１ライン分の画素データを読み出すだけで位相差検出を行うことができるために、信号を高速に処理することができる利点がある。
【００５５】
次に、図６〜図９は、視野角制御光学素子２１の他の構成例を示すものである。図６は他の構成の光学フィルタ２が焦点検出位置にあるときの光学フィルタ２および撮像素子３の図２における３−３断面の要部を示す図、図７は他の構成の光学フィルタ２が撮影位置にあるときの光学フィルタ２および撮像素子３の図２における３−３断面の要部を示す図、図８は他の構成の光学フィルタ２における視野角制御光学素子２１のあるｙ方向位置におけるｘ方向に沿った断面の一部を示す図、図９は他の構成の光学フィルタ２における視野角制御光学素子２１の他のｙ方向位置におけるｘ方向に沿った断面の一部を示す図である。
【００５６】
図６〜図９に示す視野角制御光学素子２１も、一対の瞳領域（図１５に示す瞳領域１Ａ（瞳領域Ａ）および瞳領域１Ｂ（瞳領域Ｂ））を形成するものとなっていて、第１の瞳領域（瞳領域Ａ）を形成する第１瞳制御部２１Ａと、第２の瞳領域（瞳領域Ｂ）を形成する第２瞳制御部２１Ｂとを、垂直方向（水平ライン方向に交差（直交）する方向）に沿って、撮像面の水平ラインに対応するライン単位で交互に配置したものとなっている。
【００５７】
これら第１瞳制御部２１Ａおよび第２瞳制御部２１Ｂは、図６に示すような焦点検出位置にあるときには、撮像面の中央付近を通る２本の水平ライン（行方向の画素列）のレンズ１側にそれぞれ配置されている。一方、第１瞳制御部２１Ａおよび第２瞳制御部２１Ｂは、図７に示すような撮影位置にあるときには、焦点検出位置から半画素ピッチ分ずらされて、行方向の画素列同士の間の遮光マスク３３のレンズ１側に配置されている。
【００５８】
なお、第１瞳制御部２１Ａと第２瞳制御部２１Ｂのライン単位での交互の配置は、稠密な配置であるに限定されるものではなく、間に撮像画素のみで構成される水平ラインを挟んでも構わない。また、第１瞳制御部２１Ａおよび第２瞳制御部２１Ｂは、１ラインずつ設けるに限るものではなく、複数ラインずつ設けても構わない。これら図６〜図９に示した構成では、位相差検出を行うためには少なくとも２ライン分の画素データを読み出す必要があるが、第１瞳制御部２１Ａと第２瞳制御部２１Ｂとをライン単位で形成すれば良いために、後述するように製造が簡単であり、図３〜図５に示す構成よりも製造コストを安価にすることができる利点がある。
【００５９】
視野角制御光学素子２１を構成する第１瞳制御部２１Ａおよび第２瞳制御部２１Ｂは、上述したように、例えばルーバーフィルム等を用いて構成されている。このルーバーフィルムの光学特性について、図１０および図１１を参照して説明する。図１０はルーバーフィルムの光学特性を測定するときの設定を示す図、図１１はルーバーフィルムの光学特性の一例を示す図である。
【００６０】
ルーバーフィルムは、図１１に示すように、ある入射角で入射した光線を最も高い透過率で透過し、この最大透過率光線から入射角ひいては出射角（視線角度）が異なるほど透過率を低下させながら透過するものとなっている。そこで、図１０に示すように、最大透過率光線の角度がフィルム面に対して垂直となるようにルーバーフィルムを形成し、かつフィルム面に垂直な方向を視線角度θ＝０°としてルーバーフィルムの光線透過率を測定したときの結果の一例を示すのがこの図１１である。ルーバーフィルムは、この図１１に示す例では、視線角度θ＝０°のときには約８０％の光線透過率を示すが、視線角度θが０°から＋方向および−方向の何れにずれても急速に光線透過率が低下し、θ＝±５０°付近で光線透過率がほぼ０％に漸近するような光学特性となっている。
【００６１】
そこで、このような光学特性のルーバーフィルムを、最大透過率光線の角度がフィルム面に立てた垂線に対して斜めとなるある方向（例えば左斜め方向）となるように形成したのが第１瞳制御部２１Ａである。また、最大透過率光線の角度がフィルム面に立てた垂線を挟んでこの第１瞳制御部２１Ａと対称となるように形成したのが第２瞳制御部２１Ｂである。従って、第２瞳制御部２１Ｂは、最大透過率光線の角度がフィルム面に立てた垂線に対して例えば右斜め方向となっている。
【００６２】
すなわち、まず撮像素子３上の画素が撮影画素として機能するときには、図１２に示すように、レンズ１側に位置するのが透明部材２２であり、図１５に示すようなレンズ１の瞳１Ｓを通過した光束がフォトダイオード３２に入射されるようになっている。ここに図１２は、画素が撮影画素として機能するときの構成を示す断面図、図１５はレンズ１の瞳および瞳領域を示す図である。
【００６３】
また、撮像素子３上の画素が焦点検出画素の内の瞳Ａ画素として機能するときには、図１３に示すように、レンズ１側に位置するのが第１瞳制御部２１Ａであり、図１５に示すようなレンズ１の瞳１Ｓの内の、瞳領域１Ａを通過した光束がフォトダイオード３２に入射されるようになっている。ここに図１３は、画素が瞳Ａ焦点検出画素として機能するときの構成を示す断面図である。
【００６４】
さらに、撮像素子３上の画素が焦点検出画素の内の瞳Ｂ画素として機能するときには、図１４に示すように、レンズ１側に位置するのが第２瞳制御部２１Ｂであり、図１５に示すようなレンズ１の瞳１Ｓの内の、瞳領域１Ｂを通過した光束がフォトダイオード３２に入射されるようになっている。ここに図１４は、画素が瞳Ｂ焦点検出画素として機能するときの構成を示す断面図である。
【００６５】
ただし、ルーバーフィルムの光学特性が図１１に示したようなものである場合には、瞳Ａ画素に到達する光束は瞳領域１Ａ内のある一点を通過する光線を最大透過率光線として周辺へ行くに従い透過率が減衰する光束、瞳Ｂ画素に到達する光束は瞳領域１Ｂ内のある一点を通過する光線を最大透過率光線として周辺へ行くに従い透過率が減衰する光束となる。従って、図１５に示した瞳領域１Ａ，１Ｂは模式的なものであり、瞳領域が明確な輪郭をもったものになるとは限らず、瞳領域１Ａと瞳領域１Ｂとに重複部分が存在しないとも限らない。従って、「瞳領域が異なる」とは、より正確には、結像光学系の瞳領域を通過する光束の光量の重心位置が異なる、ということができる。また、視野角制御光学素子２１として図１１に示したような光学特性のルーバーフィルムを用いた場合には、結像光学系であるレンズ１の瞳１Ｓを通過するときの最大透過率光線の位置が、瞳Ａ画素と瞳Ｂ画素とで異なる、と言い替えることもできる。
【００６６】
なお、レンズ１が画像を撮影するためのものである場合には、多くの場合に絞りを備えており、この場合には瞳１Ｓの大きさが変化することになる。従って、瞳領域１Ａおよび瞳領域１Ｂを設計する際には、絞り開放のときの瞳１Ｓに含まれるのは勿論、絞り最小のときの瞳１Ｓにも適宜の透過光量を確保できるような大きさで含まれるように設計する必要がある。
【００６７】
続いて、光学フィルタ２は、例えば次のようにして製造される。
【００６８】
まず、図８や図９の構成の場合には、斜め方向のルーバを有するルーバーフィルム（なお、ルーバーフィルム自体の構成や製造方法、使用方法等については、例えば米国特許再発行第２７，６１７号、米国特許第３，７０７，４１６号などに記載された技術やその他公知となっている技術を用いることができる）を、ルーバー配列方向が長手方向となるようにしながら、垂直ラインの画素ピッチを基準とした上述したような幅に複数枚スライスする。そして、これら複数枚のスライスを、ルーバ斜め方向が互い違いの方向となるようにし、かつ必要に応じて透明部材を間に挟み込みながら接合することにより、視野角制御光学素子２１を形成する。
【００６９】
また、図５の構成の場合には、斜め方向のルーバを有するルーバーフィルム等を、ルーバー配列方向が幅方向となるようにしながら、水平ラインの画素ピッチ幅に多数枚スライスする。そして、これら多数枚のスライスを、ルーバ斜め方向が互い違いの方向となるようにしながら接合して、光学フィルタ２として必要な幅を有する光学シートを形成する。さらに、この光学シートを、スライス同士の接合面に直交する方向に、垂直ラインの画素ピッチを基準とした上述したような幅でスライスすることにより、視野角制御光学素子２１を形成する。
【００７０】
このようにして形成された視野角制御光学素子２１を、ガラス板等で構成される透明部材２２により挟み込んで一体化することにより、光学フィルタ２を形成する。
【００７１】
なお、上述した製造方法に限らず、例えば、ガラス材料に対してフェムト秒レーザー照射を行うことにより周囲よりも高い屈折率を有する異質相をガラス材料に形成する技術を用いて、光学フィルタ２を製造しても構わない。この場合には、さらに、異質相を形成するガラス材料を、撮像素子ＬＳＩパッケージのカバーガラスとするようにしても良い。
【００７２】
次に、図１６は合焦位置から少しだけずれているときのレンズ１と撮像素子３との関係を示す図、図１７は合焦位置から少しだけずれているときの撮影画素、瞳Ａ焦点検出画素、瞳Ｂ焦点検出画素の各出力を示す線図である。
【００７３】
図１６に示すように、合焦位置から少しのずれが発生しているときには、撮影画素列の出力により形成される１次元画像に対して、瞳Ａ画素列の出力により形成される１次元画像は例えば右側に少しずれ、瞳Ｂ画素列の出力により形成される１次元画像は例えば左側に少しずれる。そして、瞳Ａ画素列の出力と瞳Ｂ画素列の出力との相関を最も高くするために必要な画素列方向の移動量（空間距離）が位相差である。図１６に示す例では合焦位置からのずれが小さいために、図１７に示す位相差は比較的小さいものとなっている。
【００７４】
次に、図１８は合焦位置からのずれが大きくなったときのレンズ１と撮像素子３との関係を示す図、図１９は合焦位置からのずれが大きくなったときの撮影画素、瞳Ａ焦点検出画素、瞳Ｂ焦点検出画素の各出力を示す線図である。
【００７５】
図１８に示すずれは、図１６に示したずれと同様に、いわゆる後ピンの状態（撮像素子３の撮像面に合焦する物体空間内の面が、狙いの被写体よりも遠方になっている状態）に対応するずれであるために、撮影画素列の出力に対する瞳Ａ画素列の出力のずれ方向および瞳Ｂ画素列の出力のずれ方向は図１６と同様であるが、そのずれ量がより大きくなっている。従って図１９に示す位相差も、図１７に示した位相差よりも大きくなっている。
【００７６】
そして、位相差演算部７は、上述したような相関演算を行うことにより、このような位相差を算出するようになっている。
【００７７】
なお、図１７あるいは図１９に示したように、位相差は、瞳Ａ画素と瞳Ｂ画素との間で発生するだけでなく、瞳Ａ画素と撮影画素、または瞳Ｂ画素と撮影画素との間でも発生する。従って、瞳Ａ画素と瞳Ｂ画素の位相差を求める代わりに、瞳Ａ画素と撮影画素、または瞳Ｂ画素と撮影画素の位相差を求めるようにすることも可能である（従って、瞳領域は複数に限定されるものではなく、単数であっても構わない）。ただし、位相差が大きい方が検出精度が高くなること、上述したように瞳Ａ，Ｂ画素と撮影画素とでは出力レベルが異なること、などから、本実施形態では瞳Ａ画素出力と瞳Ｂ画素出力とを位相差検出用情報として、瞳Ａ画素と瞳Ｂ画素の位相差を求めるようにしている。
【００７８】
次に、図２０は光学フィルタ駆動部１３の構成例を示す図である。
【００７９】
光学フィルタ２は、フレーム２３内に空隙をもって保持されるようになっている。ここに、光学フィルタ２は、撮像素子３の撮像面が例えば矩形状をなすのに合わせて、該撮像面を覆う大きさの矩形板状に形成されている。また、フレーム２３は、光学フィルタ２よりも１周り大きな矩形枠となっている。そして、光学フィルタ２は、長手方向をなす上端辺（厚みを考慮すればより正確には上端面）の左右２箇所で例えばバネやゴム等で形成された付勢部材２５によりフレーム２３に対して支持されると共に、下端辺（同様に、より正確には下端面）の左側で第１の圧電素子２４Ａにより、右側で第２の圧電素子２４Ｂにより、それぞれフレーム２３に対して支持されている。この光学フィルタ２の支持端面となる上下端面は、図２に示したような直線状をなす視野角制御光学素子２１と平行な方向である。
【００８０】
続いて、図２１は撮像部４、光学フィルタ位置検出部１２、および光学フィルタ駆動部１３の構成を示すブロック図である。
【００８１】
撮像部４は、上述したように、撮像素子読出回路１４が撮像素子３から画像信号を読み出してデジタル化した画像データとして出力するようになっている。
【００８２】
読み出された画像データは、光学フィルタ位置検出部１２内のＣＰＵ１５に入力される。ＣＰＵ１５は、入力された画像データを後述するように解析して、光学フィルタ２を焦点検出位置と撮影位置とへ駆動するための圧電素子２４Ａ，２４Ｂへの印加電圧をそれぞれ算出する。光学フィルタ位置検出部１２には記憶部１６が設けられており、ＣＰＵ１５は算出した印加電圧をこの記憶部１６に記憶しておく。すなわち、記憶部１６は、位置検出装置の検出結果に基づいて求めた、第１の状態（ある画素のレンズ１側に瞳制御部が位置する状態）をとるために圧電素子２４Ａ，２４Ｂへ印加する第１の電圧と、第２の状態（該ある画素のレンズ１側に該瞳制御部が位置しない状態）を取るために圧電素子２４Ａ，２４Ｂへ印加する第２の電圧と、を記憶するものである。
【００８３】
そして、ＣＰＵ１５は、記憶部１６から読み出した印加電圧に対応するデジタル信号を、光学フィルタ駆動部１３のデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換回路１７へ出力する。すると、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換回路１７は、圧電素子２４Ａ側への入力値をアナログ信号に変換して増幅器１８Ａへ出力するとともに、圧電素子２４Ｂ側への入力値をアナログ信号に変換して増幅器１８Ｂへ出力する。そして、増幅器１８Ａにより増幅された印加電圧ＶA が圧電素子２４Ａへ印加され、増幅器１８Ｂにより増幅された印加電圧ＶB が圧電素子２４Ｂへ印加されて、圧電素子２４Ａ，２４Ｂが駆動され、光学フィルタ２が移動される。
【００８４】
なお上述では、光学フィルタ２を画素ピッチの（正の整数−１／２）倍だけ移動させる際の駆動源として圧電素子を例に挙げたが、これに限るものではなく、電気信号の命令に基づき駆動され、応答時間がＡＦ終了から撮影開始までの時間よりも短く、画素ピッチよりも小さい移動量を正確に制御することが可能な駆動源であれば広く採用することができる。
【００８５】
次に、図２２〜図２６を参照して、視野角制御光学素子２１と画素列（画素３０の列）との位置関係の調整について説明する。まず、図２２は視野角制御光学素子２１が画素列に対して正しい焦点検出位置にあるときの様子を示す図、図２３は視野角制御光学素子２１が画素列に対して正しい焦点検出位置および撮影位置にあるときの画素列の出力の例を示す線図である。
【００８６】
図２２に示すように、視野角制御光学素子２１が画素列に対して正しい焦点検出位置にあるときには、視野角制御光学素子２１が画素列に対して平行でかつ画素列を全て覆う状態となる。また、図示はしないが、視野角制御光学素子２１が画素列に対して正しい撮影位置にあるときには、視野角制御光学素子２１が画素列に対して平行でかつ画素列を全く覆わない状態となる。
【００８７】
視野角制御光学素子２１は、上述したようにレンズ１からフォトダイオード３２へ入射する光束の瞳を瞳１Ｓから特定の瞳領域へ制限するものであるために、視野角制御光学素子２１が画素列上にある焦点検出位置のときには、視野角制御光学素子２１が画素列上から退避した撮影位置のときよりも、画素列から出力される画素値が低くなる。そこで、図２２に示すような正しい配置のときの画素列からの出力画素値の様子を示すのが、図２３である。この図２３において、実線は撮影位置、点線は焦点検出位置にあるときの出力画素値をそれぞれ示している。視野角制御光学素子２１が画素列に対して正しい配置である場合には、図示のように、焦点検出位置のときの出力画素値は、撮影位置のときの出力画素値を一定の比で低下させたものとなる。
【００８８】
次に、図２４は視野角制御光学素子２１が焦点検出位置において画素列に対して左下に傾いているときの様子を示す図、図２６は視野角制御光学素子２１が焦点検出位置において画素列に対して左下に傾いているときの画素列の出力の例を示す線図である。
【００８９】
図２４に示す焦点検出位置においては、画素列の右側の画素は視野角制御光学素子２１によりほぼ覆われているものの、画素列の左側の画素は視野角制御光学素子２１に殆ど覆われていない。従って、この場合の出力画素値は、図２６の点線に示すように、画素列左側からの出力画素値が、焦点検出位置と撮影位置とでほぼ同レベルとなってしまう。一方、画素列右側からの出力画素値は、焦点検出位置の方が撮影位置よりも低いレベルとなっている。なお、この図２６（および後述する図２５）は、撮影位置においては視野角制御光学素子２１が画素列から完全に退避している例を図示しているが、視野角制御光学素子２１が傾いている場合には、撮影位置においても視野角制御光学素子２１が画素列を一部覆うこともあり得る。そして、このときには、焦点検出位置と撮影位置との出力画素値の不均衡はますます大きくなってしまう。
【００９０】
また、図２５は、視野角制御光学素子２１が焦点検出位置において画素列に対して右下に傾いているときの画素列の出力の例を示す線図である。
【００９１】
この場合には、図２６の点線に示したのとは逆の出力画素値、つまり、画素列右側からの出力画素値が、焦点検出位置と撮影位置とでほぼ同レベルとなってしまう。一方、画素列左側からの出力画素値は、焦点検出位置の方が撮影位置よりも低いレベルとなっている。
【００９２】
そこで、焦点検出位置にあるときには図２２に示したように視野角制御光学素子２１が画素列を覆い、撮影位置にあるときには視野角制御光学素子２１が画素列から退避するような印加電圧を圧電素子２４Ａ，２４Ｂに印加する必要がある。このための調整について、図２７から図２９を参照して説明する。
【００９３】
まず、図２７から図２９の処理を行うに当たっては、撮像素子３の撮像面にほぼ均一な照度の光が照射されるように、白紙等の均一な輝度の被写体を撮像するか、もしくはレンズ１の先端側に光透過性を有する白色板等を装着して撮像するものとする。
【００９４】
次に、図２７は、位相差検出画素行決定の処理を示すフローチャートである。ここに、位相差検出画素行は、焦点検出位置において視野角制御光学素子２１が光路上に位置し、該位相差検出画素行の出力画素値から位相差検出を行う画素行のことである。
【００９５】
この処理を開始すると、まず、圧電素子２４Ａ，２４Ｂへの各印加電圧ＶA ，ＶB を何れも０（Ｖ）に初期化する（なお、ここでは圧電素子２４Ａ，２４Ｂへの印加電圧の最小値が０（Ｖ）であるものと想定して記載しているが、最小値がその他の電圧である場合には、その最小値になるように初期化すれば良い。）（ステップＳ１）。そして、圧電素子２４Ａ，２４Ｂに印加電圧ＶA ，ＶB をそれぞれ印加する（ステップＳ２）。
【００９６】
この状態で撮像素子３への露光を行って、撮像素子読出回路１４により画像信号の読み出しを行う（ステップＳ３）。
【００９７】
ＣＰＵ１５は、ステップＳ３において撮像素子読出回路１４から出力された画像データ中の、水平方向の中央に位置する画素列（つまり、画像の中央を通る垂直方向の１列）の画像信号の信号レベルを比較して、最も信号レベルが低い画素の垂直画素位置Ｖmin1を検出し、自己の内部のバッファもしくは記憶部１６に一旦記憶しておく（ステップＳ４）。
【００９８】
次に、圧電素子２４Ａ，２４Ｂへの各印加電圧ＶA ，ＶB を、最大電圧Ｖmax （Ｖ）に設定する（ステップＳ５）。ここで、２つの圧電素子２４Ａ，２４Ｂは何れも同一タイプの圧電素子を用いることを想定しているために、ここでは印加する最大電圧を同一としているが、何らかの理由により異なるタイプの圧電素子を用いる場合には、それぞれに対して異なる最大電圧を設定しても構わない。
【００９９】
そして、設定された印加電圧ＶA ，ＶB を圧電素子２４Ａ，２４Ｂにそれぞれ印加し（ステップＳ６）、電圧を印加した状態で撮像素子３への露光を行って、撮像素子読出回路１４により画像信号の読み出しを行う（ステップＳ７）。
【０１００】
ＣＰＵ１５は、ステップＳ７において撮像素子読出回路１４から出力された画像データ中の、ステップＳ４において比較を行った画素列と同一の画素列の画像信号の信号レベルを比較して、最も信号レベルが低い画素の垂直画素位置Ｖmin2を検出し、同様に、自己の内部のバッファもしくは記憶部１６に一旦記憶しておく（ステップＳ８）。
【０１０１】
そして、ＣＰＵ１５は、ステップＳ４において記憶した垂直画素位置Ｖmin1とステップＳ８において記憶した垂直画素位置Ｖmin2とを読み出してこれらの平均値（ただし、必要に応じて四捨五入、切り上げ、切り捨て等を行って整数化した平均値）を算出し、算出した平均値が示す垂直画素位置の画素行を位相差検出画素行として設定して記憶部１６に記憶し（ステップＳ９）、この処理を終了する。
【０１０２】
なお、図２７に示した処理は、圧電素子２４Ａ，２４Ｂへの印加電圧の最小値である０（Ｖ）と最大値であるＶmax （Ｖ）とのほぼ中間の電圧において、光学フィルタ２が焦点検出位置をとるように設定するものである。しかし、この場合には、光学フィルタ２が撮影位置をとるときの電圧は、０（Ｖ）側またはＶmax （Ｖ）側の何れか一方に偏った値となるために、焦点検出位置と撮影位置とをとるときの印加電圧範囲は、０〜Ｖmax （Ｖ）における中央値から該一方に偏った範囲となる。従って、経時変化等に伴って印加電圧範囲をシフトするような調整が必要な際に、該一方における調整可能な範囲が狭くなってしまうことになる。そこで、焦点検出位置をとるときの印加電圧と、撮影位置をとるときの印加電圧と、の中間の電圧が、印加電圧の最小値である０（Ｖ）と最大値であるＶmax （Ｖ）とのほぼ中間の電圧となるように調整すると良い。
【０１０３】
次に、図２８は傾き調整の処理の一部の示すフローチャート、図２９は傾き調整の処理の他の一部の示すフローチャートである。これら図２８および図２９は、１つの処理の流れを示しているが、図面記載の都合上、２図に分けて記載している。
【０１０４】
図２８に示す処理を開始すると、０〜Ｖmax （Ｖ）の範囲の印加電圧を何段階のステップで調整するかを示す調整ステップ数Ｎを設定する。この調整ステップ数Ｎは、予め設定され記憶部１６に記憶された値を読み出して設定しても良いし、外部からの入力に基づいて設定しても良いし、あるいは温度その他の要因に応じて適応的に設定しても構わない。そして、Ｖmax ／Ｎを算出して電圧ステップΔＶとして設定する（ステップＳ１１）。
【０１０５】
次に、処理ループ数を示す変数ｎを０に初期化する（ステップＳ１２）。
【０１０６】
さらに、圧電素子２４Ａへの印加電圧ＶA 、圧電素子２４Ｂへの印加電圧ＶB 、左端印加電圧ＶＬon、右端印加電圧ＶＲon、左端印加電圧ＶＬoff 、右端印加電圧ＶＲoff 、左端最大画素値ＬＬmax 、右端最大画素値ＬＲmax を０に初期化するとともに、左端最小画素値ＬＬmin 、右端最小画素値ＬＲmin を最大画素値Ｌmax に初期化する（ステップＳ１３）。ここに最大画素値Ｌmax は、画素値として取り得る最大値であり、例えば画素値が０〜１０２３の範囲を取る場合には、Ｌmax ＝１０２３となる。
【０１０７】
そして、設定されている印加電圧ＶA ，ＶB を圧電素子２４Ａ，２４Ｂにそれぞれ印加する（ステップＳ１４）。
【０１０８】
この状態で撮像素子３への露光を行って、撮像素子読出回路１４により画像信号の読み出しを行う（ステップＳ１５）。
【０１０９】
ＣＰＵ１５は、ステップＳ１５において撮像素子読出回路１４から出力された画像データ中の、ステップＳ９において位相差検出画素行として設定された水平ラインの左端画素の画素値ＬＬと右端画素の画素値ＬＲとを読み出す（ステップＳ１６）。
【０１１０】
そして、左端画素値ＬＬが現在設定されている左端最小画素値ＬＬmin よりも小さいか否かを判定し（ステップＳ１７）、小さい場合には左端画素値ＬＬを新たな左端最小画素値ＬＬmin として設定するとともに、ステップＳ１４における印加電圧ＶA を左端印加電圧ＶＬonに設定する（ステップＳ１８）。
【０１１１】
また、ステップＳ１７において、左端画素値ＬＬが現在設定されている左端最小画素値ＬＬmin 以上である場合には、左端画素値ＬＬが現在設定されている左端最大画素値ＬＬmax よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１９）。ここで大きい場合には、左端画素値ＬＬを新たな左端最大画素値ＬＬmax として設定する（ステップＳ２０）。
【０１１２】
ステップＳ１８またはステップＳ２０の処理が終了するか、ステップＳ１９において、左端画素値ＬＬが現在設定されている左端最大画素値ＬＬmax 以下である場合には、次に、右端画素値ＬＲが現在設定されている右端最小画素値ＬＲmin よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２１）。ここで小さい場合には右端画素値ＬＲを新たな右端最小画素値ＬＲmin として設定するとともに、ステップＳ１４における印加電圧ＶB を右端印加電圧ＶＲonに設定する（ステップＳ２２）。
【０１１３】
また、ステップＳ２１において、右端画素値ＬＲが現在設定されている右端最小画素値ＬＲmin 以上である場合には、右端画素値ＬＲが現在設定されている右端最大画素値ＬＲmax よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２３）。ここで大きい場合には、右端画素値ＬＲを新たな右端最大画素値ＬＲmax として設定する（ステップＳ２４）。
【０１１４】
ステップＳ２２またはステップＳ２４の処理が終了するか、ステップＳ２３において、左端画素値ＬＬが現在設定されている左端最大画素値ＬＬmax 以下である場合には、次に、現在の印加電圧ＶA に電圧ステップΔＶを加算したものを新たな印加電圧ＶA として設定すると共に、現在の印加電圧ＶB に電圧ステップΔＶを加算したものを新たな印加電圧ＶB として設定する（ステップＳ２５）。
【０１１５】
そして、変数ｎをインクリメントしてから（ステップＳ２６）、ｎが調整ステップ数Ｎに達したか否かを判定する（ステップＳ２７）。ここで、ｎが調整ステップ数Ｎに達していない場合には、ステップＳ１４へ戻って新たな印加電圧に基づき上述したような処理を繰り返して行う。
【０１１６】
一方、ステップＳ２７においてｎが調整ステップ数Ｎに達した場合には、図２９に示すように、ＣＰＵ１５は、現在設定されている左端印加電圧ＶＬonおよび右端印加電圧ＶＲonを記憶部１６に記憶する（ステップＳ２８）。
【０１１７】
続いて、記憶部１６に記憶した左端印加電圧ＶＬonを印加電圧ＶA として設定すると共に、右端印加電圧ＶＲonを印加電圧ＶB として設定する（ステップＳ２９）。
【０１１８】
さらに、設定されている印加電圧ＶA ，ＶB を圧電素子２４Ａ，２４Ｂにそれぞれ印加する（ステップＳ３０）。
【０１１９】
この状態で撮像素子３への露光を行って、撮像素子読出回路１４により画像信号の読み出しを行う（ステップＳ３１）。
【０１２０】
ＣＰＵ１５は、ステップＳ３１において撮像素子読出回路１４から出力された画像データ中の、ステップＳ９において位相差検出画素行として設定された水平ラインの左端画素の画素値ＬＬと右端画素の画素値ＬＲとを読み出す（ステップＳ３２）。
【０１２１】
そして、左端画素値ＬＬが現在設定されている左端最大画素値ＬＬmax と等しく、かつ、右端画素値ＬＲが現在設定されている右端最大画素値ＬＲmax と等しいか否かを判定する（ステップＳ３３）。
【０１２２】
ここで等しくない場合には、現在の印加電圧ＶA に電圧ステップΔＶを加算したものを新たな印加電圧ＶA として設定すると共に、現在の印加電圧ＶB に電圧ステップΔＶを加算したものを新たな印加電圧ＶB として設定から（ステップＳ３４）、ステップＳ３０へ戻って新たな印加電圧に基づき上述したような処理を繰り返して行う。
【０１２３】
また、ステップＳ３３において、左端画素値ＬＬが左端最大画素値ＬＬmax と等しく、かつ、右端画素値ＬＲが右端最大画素値ＬＲmax と等しいと判定された場合には、ＣＰＵ１５は、現在設定されている印加電圧ＶA を左端印加電圧ＶＬoff として記憶部１６に記憶するとともに、現在設定されている印加電圧ＶB を右端印加電圧ＶＲoff として記憶部１６に記憶して（ステップＳ３５）、この処理を終了する。
【０１２４】
なお、図２７〜図２９を参照して説明した処理は、視野角制御光学素子２１を透過する光線の照度が、透明部材２２を透過する光線の照度よりも低くなることを利用して光学フィルタ２の位置調整をするものであった。しかし、光学フィルタ２の位置調整はこれに限るものではなく、例えば、図３０に示すような構成を用いて行うことも可能である。図３０は位置調整を行うためのマーカ２２ｍを光学フィルタ２に設けた例を示す図である。
【０１２５】
例えば、撮像素子３の図３０において点線で示す撮像領域３ａ内に対応する光学フィルタ２上の位置に、マーカ２２ｍを設ける。この図３０に示す例では、マーカ２２ｍは、水平方向の線分となっており、撮像領域３ａに対応する領域内の左下角部、および右下角部の２箇所に設けられている。ただし、マーカ２２ｍの形状や設ける位置、設ける個数等は、図３０に示す例に限定されるものではない。
【０１２６】
このマーカ２２ｍは、光学フィルタ２が焦点検出位置にあるときに、撮像素子３上の特定の画素列のみによって検出され、光学フィルタ２が撮影位置にあるときには撮像素子３上の何れの画素によっても検出されない（すなわち、撮影画像に影響を与えない）ように形成されたものである。従って、光学フィルタ２を焦点検出位置に移動するときの印加電圧ＶA ，ＶB を調整する際には、マーカ２２ｍが予め定められた特定の画素列のみに検出されるように調整すれば良い。同様に、光学フィルタ２を撮影位置に移動するときの印加電圧ＶA ，ＶB を調整する際には、マーカ２２ｍが撮像素子３上の何れの画素によっても検出されないように調整すれば良い。
【０１２７】
次に、図３１は十文字状の視野角制御光学素子２１ｖ，２１ｈを設けた光学フィルタ２および撮像素子３の構成例を示す斜視図である。
【０１２８】
図３１に示す瞳領域制御光学部材である光学フィルタ２は、行方向の被写体パターンと列方向の被写体パターンとの両方に対して位相差検出用情報を取得することが可能となるように、２対（つまり、４つ）の瞳領域を形成するものであって、行方向（ｘ方向）の視野角制御光学素子２１ｈと列方向（ｙ方向）の視野角制御光学素子２１ｖとを備え、これらが該光学フィルタ２の中央部で交差するように構成されている。
【０１２９】
行方向の視野角制御光学素子２１ｈは、図２に示した視野角制御光学素子２１と同様の構成（例えば、図５、または図８および図９、に示したような構成）となっていて、ｘ方向位置が異なる一方の対の瞳領域、つまり第１の瞳領域（瞳領域Ａ）および第２の瞳領域（瞳領域Ｂ）を形成する行方向に沿った第１瞳制御部２１Ａおよび第２瞳制御部２１Ｂを備え、各瞳領域Ａ，Ｂを通過した光束により形成される光学像の位相差を検出するためのものである。
【０１３０】
また、列方向の視野角制御光学素子２１ｖは、ｙ方向位置が異なる他方の対の瞳領域、つまり第３の瞳領域（瞳領域Ｃ）および第４の瞳領域（瞳領域Ｄ）を形成する列方向に沿った第３瞳制御部および第４瞳制御部を備え、各瞳領域Ｃ，Ｄを通過した光束により形成される光学像の位相差を検出するためのものである。従って、視野角制御光学素子２１ｖの構成は、ｘ方向とｙ方向とを読み替えれば、図５、または図８および図９、に示したような構成を採用することができる。
【０１３１】
この図３１に示したような構成の場合には、視野角制御光学素子を単にｙ方向にのみ移動させただけでは全ての画素を用いた撮影を行うことができる撮影位置に移行することはできない。そこで、視野角制御光学素子がこの図３１に示すような構成をとる場合には、図３０に示したような圧電素子と付勢部材２５との組み合わせをｘ方向にも設けて、視野角制御光学素子をｘ方向およびｙ方向に移動させるようにすると良い。
【０１３２】
図３２は焦点検出位置にあるときの画素３０と視野角制御光学素子２１ｖ，２１ｈとの位置関係を示す図、図３３は撮影位置にあるときの画素３０と視野角制御光学素子２１ｖ，２１ｈとの位置関係を示す図である。
【０１３３】
図３２に示すように、焦点検出位置にあるときには、列方向に配列された画素３０上に視野角制御光学素子２１ｖが位置し、行方向に配列された画素３０上に視野角制御光学素子２１ｈが位置している。
【０１３４】
一方、図３３に示すように、撮影位置にあるときには、列方向に配列された画素３０同士の間（画素間）上に視野角制御光学素子２１ｖが位置し、行方向に配列された画素３０同士の間（画素間）上に視野角制御光学素子２１ｈが位置している。
【０１３５】
次に、図３４は焦点検出位置にあるときの移動装置の他の構成例を示す斜視図、図３５は焦点検出位置から撮影位置に移動しているときの移動装置の他の構成例を示す斜視図である。
【０１３６】
光学フィルタ２は、撮像素子３の撮像面に平行な方向にスライドして移動されるように、移動装置であるフィルタ退避装置２６によって支持されている。
【０１３７】
フィルタ退避装置２６は、光学フィルタ２が撮像素子３の撮像面上にある焦点検出位置と、光学フィルタ２が撮像素子３の撮像面から完全に退避した撮影位置と、を取らせるように、光学フィルタ２を移動する。
【０１３８】
これら図３４および図３５に示したような構成によれば、光学フィルタ２を画素ピッチよりも高い精度で移動させる機構が不要であるために、移動装置を安価に構成することが可能となる。
【０１３９】
続いて、図３６は撮影位置にあるときの移動装置のさらに他の構成例を示す斜視図、図３７は焦点検出位置にあるときの移動装置のさらに他の構成例を示す斜視図である。
【０１４０】
これら図３６および図３７に示す例では、光学フィルタ２は、フィルム状をなす透明部材２２ｓに視野角制御光学素子２１を設けたものとなっている。すなわち、透明部材２２ｓは、撮像素子３の撮像面（図３０に示した撮像領域３ａ参照）の水平方向の長さを覆い得る幅で、撮像素子３の撮像面の垂直方向の長さの２倍程度以上（少なくとも１．５倍以上）の長さをもっている。また、視野角制御光学素子２１は、例えば、透明部材２２ｓの幅方向の線状をなすように形成されている。
【０１４１】
そして、光学フィルタ２の長手方向の一端側は第１の巻軸２７ａに巻回され、他端側は第２の巻軸２７ｂに巻回されていて、第１および第２の巻軸２７ａ，２７ｂは、撮像素子３の撮像面よりも光軸後方側、すなわち撮像面を挟んでレンズ１とは反対側となる位置に、該撮像素子３を挟むように配置されている。これら第１の巻軸２７ａおよび第２の巻軸２７ｂは移動装置を構成しており、図示しない駆動源によって光学フィルタ２を巻き取る方向に回転することができるようになっている。
【０１４２】
さらに、光学フィルタ２は、第１の巻軸２７ａと第２の巻軸２７ｂとの間で引張されることにより、撮像面に密着するように配置される。そして、第２の巻軸２７ｂを回転させて第１の巻軸２７ａを従動させることにより撮像面に摺動しながら光学フィルタ２が一方向に巻き上げられ、第１の巻軸２７ａを回転させて第２の巻軸２７ｂを従動させることにより撮像面に摺動しながら光学フィルタ２が他方向に巻き戻される。
【０１４３】
このような構成において、第１の巻軸２７ａおよび第２の巻軸２７ｂを含む移動装置は、視野角制御光学素子２１が撮像素子３の撮像面の所定ライン上にある焦点検出位置と、視野角制御光学素子２１が撮像素子３の撮像面から完全に退避した撮影位置と、を取らせるように、光学フィルタ２を移動する。
【０１４４】
これら図３６および図３７に示したような構成によれば、光学フィルタ２を画素ピッチよりも高い精度で移動させる機構が不要であるために、移動装置を安価に構成することが可能となる。さらに、フィルム状の光学フィルタ２を巻き取る構成であるために、図３４および図３５に示した例に比べて、撮影位置にあるときの光学フィルタ２の収納スペースを小型化することができ、ひいては撮像装置の小型化を図ることができる利点がある。
【０１４５】
なお、上述では光学フィルタ２が移動可能である例を説明したが、光学フィルタ２が固定で撮像素子３が移動可能であっても構わないし、光学フィルタ２および撮像素子３の両方が移動可能であっても構わない。すなわち、光学フィルタ２と撮像素子３との相対的な位置が移動可能であれば良い。例えば、圧電素子等により撮像素子３を移動する構成の移動装置であっても構わず、この場合には、さらに撮像素子３の手振れ補正機構と兼用する構成であっても良い。
【０１４６】
また、上述においては、視野角制御光学素子２１は撮影位置のときには撮像素子３上の何れの画素をも覆わない構成であった。しかし、２回（もしくはそれ以上の回数）の撮像を行って、撮像された画像を合成することにより１枚の撮影画像を得るようにする場合には、何れの画素をも覆わない位置に視野角制御光学素子２１を退避させる必要はなく、複数回の撮像の全てにおいて視野角制御光学素子２１により覆われている画素が存在しなければ足りる。
【０１４７】
さらに、図２に示した例ではライン状をなす視野角制御光学素子２１が１つ、また図３１に示した例では十文字状をなす視野角制御光学素子２１ｖおよび２１ｈが１つ設けられている例を示したが、複数のＡＦ検出領域が必要である場合には、各ＡＦ検出領域毎にこのような視野角制御光学素子２１（または視野角制御光学素子２１ｖおよび２１ｈ）等を１つ以上設ければ良い。
【０１４８】
また、図２に示した例ではあるライン方向を行方向とし、図３１に示した例ではあるライン方向と該あるライン方向に交差する方向とを行方向および列方向としたが、これに限るものではない。例えば、あるライン方向を斜め方向としたり、該あるライン方向に交差する方向を該斜め方向に交差する他の斜め方向としたりしても構わない。このような場合には、水平方向の縞模様や垂直方向の縞模様といったパターンを示す被写体であっても、一方の斜め方向の焦点検出画素列のみで位相差検出用情報を取得することができる利点がある。
【０１４９】
さらに、異なる色成分間の相関性は高いとは限らないことを考慮すれば、相関関連値の算出を同一の色成分間で行うようにすれば良いことは勿論である。従って、撮像素子３が例えばベイヤー配列のカラーフィルタを備える単板式カラー撮像素子である場合などには、瞳制御部を設けるのを緑（Ｇ）画素に対応する部分のみにする、あるいは緑（Ｇ）画素を含むあるラインについて瞳制御部を設けるが、読み出したラインデータの内の緑（Ｇ）成分のみを相関関連値の算出に用いる、などをすれば良い。
【０１５０】
そして、上述では、瞳領域制御光学部材である光学フィルタ２は、撮像素子３に配列された複数の画素の内の、一部の画素にのみ特定の瞳領域の光束を通過させるものであった（すなわち、焦点検出画素として機能する画素以外に、撮影画素として機能する画素も同時に存在していた）が、これに限るものではない。すなわち、光学フィルタ２は、撮像素子３に配列された複数の画素の全てに特定の瞳領域の光束を通過させるものであっても構わない（つまり、光学フィルタ２が焦点検出位置にあるときには、通常の撮影画素として機能する画素が存在しない構成であっても構わない）。この場合には、光学フィルタ２および撮像素子３の全体が、位相差ＡＦセンサとして機能することになる。このように構成された位相差ＡＦセンサは、レンズ１からの光束をそのまま検出に用いることができるために、コンデンサレンズ、瞳分割マスク、セパレータレンズなどが不要であり、製造コストを抑制し得るという利点がある。また、画像を撮影する撮影位置のときには、図３４および図３５に示したような構成を用いて光学フィルタ２全体を撮像素子３の光路上から退避させるか、あるいは図３６および図３７に示したような構成を用いて視野角制御光学素子２１を撮像素子３の光路上から退避させれば良い。
【０１５１】
また、撮像素子３は、画素が２次元状に配列されたものに限らず、１次元状に配列されたラインセンサ等であっても構わない。
【０１５２】
加えて、撮像素子３としては、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子を広く適用することができ、その素子構造に限定されるものではない。
【０１５３】
このような実施形態１によれば、撮像素子と瞳領域制御光学部材との撮像面に平行な方向の相対的な位置を、瞳領域制御光学部材と撮像素子の画素との対応関係が変化するように移動するようにしたために、ある画素を複数の用途に用いることが可能となる。具体的には、移動装置が、ある画素の結像光学系側に瞳制御部が位置する第１の状態から該瞳制御部が位置しない第２の状態へ変化するように、または該第２の状態から該第１の状態へ変化するように、撮像素子と瞳領域制御光学部材との相対的な位置を移動することにより、第１の状態において該画素を焦点検出の用途に用いることができ、第２の状態において他の用途、例えば撮像の用途に用いることができる。
【０１５４】
また、瞳制御部を、画素の任意の配列方向に沿った画素ピッチを基準として形成したために、任意の配列方向の画素列への光路上に瞳制御部を配置することが可能となる。
【０１５５】
さらに、移動装置による相対的な位置の移動を、画素ピッチの（正の整数−１／２）倍、より望ましくは１／２倍だけ行うことにより、極めて短距離の移動で（すなわち、例えば極めて短時間で）瞳領域制御光学部材を焦点検出位置と撮像位置とに移動することができる。
【０１５６】
そして、撮像素子と瞳領域制御光学部材との相対的な位置を検出するための位置検出装置を移動装置に設けた場合には、キャリブレーションを行うことが可能となり、製造時の調整が容易になると共に、製造後の経年変化等にも対応することが可能となる。このとき、位置検出装置による相対的な位置の検出を撮像素子から出力される画像データに基づいて行うようにした場合には、撮像素子や瞳領域制御光学部材の位置を検出するための専用の位置検出センサ等を別途に設ける必要がなくなり、コストを削減することが可能となる。
【０１５７】
加えて、移動装置に、位置検出装置の検出結果に基づいて求めた、第１の状態をとるために圧電素子へ印加する第１の電圧と、第２の状態を取るために圧電素子へ印加する第２の電圧と、を記憶する記憶部をさらに設けた場合には、１回の使用毎に位置合わせをする必要がなくなり、記憶部に記憶した情報を読み出すだけで移動装置による撮像素子と瞳領域制御光学部材との相対的な位置の移動を行うことができる。
【０１５８】
また、撮像素子３として、従来より用いられている撮像素子をそのまま用いることができ、専用の設計や専用の製造プロセスにより製造される撮像素子である必要がないために、開発コストや製造コストの上昇を抑制することができる。
【０１５９】
そして、焦点検出画素以外の撮影画素も備える構成とする場合には、別途のＡＦセンサを必要とすることなく、画像の撮影に用いる撮像素子を用いて位相差検出用情報を取得することができる。このとき、応答性の高い圧電素子等を用いて光学フィルタ２を焦点検出位置と撮影位置とへ移動する場合には、クイックリターンミラー等を用いる従来例よりも短い時間間隔で、位相差検出用情報の取得と画像の撮影とを行うことが可能となる。従って、高速な連写が可能になるとともに、動画像の撮影にも対応することが可能となる。また、圧電素子等を用いて撮像素子３を移動する場合にも、これに準ずる効果を奏することができる。
【０１６０】
さらに、取得した位相差検出用情報に基づいて位相差演算部７により位相差を算出することができ、算出された位相差に基づいてデフォーカス量算出部８によりデフォーカス量を算出することができ、デフォーカス量に基づいてフォーカス駆動部９によりレンズ１のフォーカス位置を調整することができる。こうして、位相差に基づく高精度の焦点検出を高速に行うことが可能となる。
【０１６１】
また、視野角制御光学素子２１の位置を撮像素子３に対して相対的に移動するようにしたために、画素情報の欠落がない撮影画像を得ることができ、すなわち欠落画素の補間処理等が不要となる。
【０１６２】
そして、図４１および図４２を参照して説明したような、マイクロレンズの位置をシフトさせることにより瞳領域を形成する構成においては、マイクロレンズを備えていることが必須であった。これに対して、本実施形態のような視野角制御光学素子２１を用いる構成では、マイクロレンズ３４を備えている撮像素子と、マイクロレンズ３４を備えていない撮像素子と、の何れであっても適用することが可能になる利点がある。
【０１６３】
さらに、マイクロレンズ３４を備えている撮像素子と視野角制御光学素子２１とを組み合わせる構成を採用した場合には、焦点検出画素の集光率を上げて、位相差検出用情報の検出感度を向上することができる。
【０１６４】
なお、本発明は上述した実施形態そのままに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することができる。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、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。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良い。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【０１６５】
１…レンズ（結像光学系）
１Ａ…瞳領域（瞳領域Ａ）
１Ｂ…瞳領域（瞳領域Ｂ）
１Ｓ…瞳
２…光学フィルタ（瞳領域制御光学部材）
３…撮像素子
３ａ…撮像領域
４…撮像部
５…撮像素子駆動部
６…焦点検出画素分離部
７…位相差演算部
８…デフォーカス量算出部
９…フォーカス駆動部
１１…画像処理部
１２…光学フィルタ位置検出部（移動装置、位置検出装置）
１３…光学フィルタ駆動部（移動装置）
１４…撮像素子読出回路
１５…ＣＰＵ
１６…記憶部
１７…デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換回路
１８Ａ，１８Ｂ…増幅器
２１，２１ｖ，２１ｈ…視野角制御光学素子
２１Ａ…第１瞳制御部
２１Ｂ…第２瞳制御部
２２，２２ｓ…透明部材
２２ｍ…マーカ
２３…フレーム
２４Ａ，２４Ｂ…圧電素子
２５…付勢部材
２６…フィルタ退避装置（移動装置）
２７ａ…第１の巻軸（移動装置）
２７ｂ…第２の巻軸（移動装置）
３０…画素
３１…半導体基板
３２…フォトダイオード
３３…遮光マスク
３４…マイクロレンズ
【図１】
2012023562.tif 000003
【図２】
2012023562.tif 000004
【図３】
2012023562.tif 000005
【図４】
2012023562.tif 000006
【図５】
2012023562.tif 000007
【図６】
2012023562.tif 000008
【図７】
2012023562.tif 000009
【図８】
2012023562.tif 000010
【図９】
2012023562.tif 000011
【図１０】
2012023562.tif 000012
【図１１】
2012023562.tif 000013
【図１２】
2012023562.tif 000014
【図１３】
2012023562.tif 000015
【図１４】
2012023562.tif 000016
【図１５】
2012023562.tif 000017
【図１６】
2012023562.tif 000018
【図１７】
2012023562.tif 000019
【図１８】
2012023562.tif 000020
【図１９】
2012023562.tif 000021
【図２０】
2012023562.tif 000022
【図２１】
2012023562.tif 000023
【図２２】
2012023562.tif 000024
【図２３】
2012023562.tif 000025
【図２４】
2012023562.tif 000026
【図２５】
2012023562.tif 000027
【図２６】
2012023562.tif 000028
【図２７】
2012023562.tif 000029
【図２８】
2012023562.tif 000030
【図２９】
2012023562.tif 000031
【図３０】
2012023562.tif 000032
【図３１】
2012023562.tif 000033
【図３２】
2012023562.tif 000034
【図３３】
2012023562.tif 000035
【図３４】
2012023562.tif 000036
【図３５】
2012023562.tif 000037
【図３６】
2012023562.tif 000038
【図３７】
2012023562.tif 000039
【図３８】
2012023562.tif 000040
【図３９】
2012023562.tif 000041
【図４０】
2012023562.tif 000042
【図４１】
2012023562.tif 000043
【図４２】
2012023562.tif 000044
【図４３】
2012023562.tif 000045