(57)【要約】【課題】安価に製造可能な撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置１は、透過偏光軸が第一の方向および第二の方向の偏光フィルタ２１Ｌ，２１Ｒがそれぞれ設けられた一対の瞳開口２０Ｌ，２０Ｒを有する偏光瞳分割光学系２０と、互いに平行に配列された複数の透明電極列３１ＥＰを有し、透明電極列３１ＥＰごとに加える電圧の通電制御が可能で、透過偏光軸を、第一の方向と第二の方向との間で変更または非変更可能な旋光子３１と、透過偏光軸が第一の方向、第二の方向のいずれか一方であるフィルタ３２と、透明電極列３１ＥＰに沿って配列された画素列ＰＬを有する撮像素子４０と備える。さらに、透明電極列３１ＥＰへの通電制御を行う駆動部５１と、第一の方向の偏向による第一像と、第二の方向の偏向による第二像との間の位置ズレから、焦点状態を検出する合焦制御部５４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過偏光軸が第一の方向および該第一の方向と異なる第二の方向である偏光フィルタがそれぞれ設けられた一対の瞳開口を有する偏光瞳分割光学系と、
互いに平行に配列された複数の透明電極列を有し、該透明電極列ごとに、加える電圧の通電制御が可能で、透過偏光軸を、前記第一の方向と前記第二の方向との間で変更または非変更可能な旋光子と、
透過偏光軸が前記第一の方向または前記第二の方向のうちのいずれか一方であるフィルタと、
前記透明電極列の配列方向に沿って配列された画素列を有する撮像素子と、を物体側から順に備え、
さらに、前記透明電極列に加える電圧の通電制御を行う駆動部と、
前記撮像素子において前記瞳開口を通過する際に偏光軸が前記第一の方向であった光により形成された第一像と、前記瞳開口を通過する際に偏光軸が前記第二の方向であった光により形成された第二像との間の位置ズレから、焦点状態を検出する合焦制御部と、
を備えること、を特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記透明電極列は、前記一対の瞳開口の配列方向と平行に配列されていること、
を特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の撮像装置であって、
前記駆動部は、前記透明電極列を、１以上の列おきに２つのグループに分け、同一グループの前記透明電極列に対して同一の通電制御を行うこと、
を特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置であって、
前記駆動部は、撮影時に、前記旋光子の透過偏光軸を前記撮像素子の全画面において同一方向に揃えるように、前記透明電極列を駆動すること、
を特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置であって、
前記駆動部は、露光中に、前記旋光子の透過偏光軸を切り替えて、前記第一像と前記第二像とを同一の画素で撮像すること、
を特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置であって、
前記駆動部は、前記撮像素子において前記第一像と前記第二像との境界の位置を変化させる前記撮像装置の状態の変化に応じて、前記旋光子の前記透明電極列に加える電圧を制御することにより変更すること、
を特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項６に記載の撮像装置であって、
前記駆動部は、前記撮像素子によって撮像したテストパターンの境界情報を保持しており、該境界情報に基づいて前記旋光子の前記透明電極列に加える電圧を制御すること、
を特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮像装置であって、
画素列は前記透明電極列に沿った横方向と、それと交差する縦方向にマトリックス状に配置され、
前記合焦制御部は、前記横方向両端において前記第一像と前記第二像との境界を含む、前記縦方向の複数の画素列を焦点検出に用いること、
を特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
静止画を撮影する撮像装置においては、ＣＣＤ等の光電変換素子を用いて被写体像を電気信号に変換すると共に、その電気信号を画像処理して記録媒体に記録するいわゆるデジタルカメラが主流となっている。また、デジタルカメラにおいては、そのほとんどが、焦点調整を自動で行ういわゆるオートフォーカス機能を備える。このようなオートフォーカスを行うための焦点検出方式として、瞳分割方式によって結像光学系の焦点検出を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に開示の構成は、結像光学系の瞳位置に透過偏光軸が互いに直交する開口を設け、偏光分離素子でそれぞれの偏光を分離し、２つの撮像素子でそれぞれの像を検出することで、焦点位置検出を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３３００１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の撮像装置は、２つの撮像素子を用いているため、コストアップや大型化および消費電力の増大という問題がある。
【０００６】
本発明の課題は、安価に製造することのできる撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、透過偏光軸が第一の方向および該第一の方向と異なる第二の方向である偏光フィルタ（２１Ｌ，２１Ｒ）がそれぞれ設けられた一対の瞳開口（２０Ｌ，２０Ｒ）を有する偏光瞳分割光学系（２０）と、互いに平行に配列された複数の透明電極列（３１ＥＰ）を有し、該透明電極列（３１ＥＰ）ごとに、加える電圧の通電制御が可能で、透過偏光軸を、前記第一の方向と前記第二の方向との間で変更または非変更可能な旋光子（３１）と、透過偏光軸が前記第一の方向または前記第二の方向のうちのいずれか一方であるフィルタ（３２）と、前記透明電極列（３１ＥＰ）の配列方向に沿って配列された画素列（ＰＬ）を有する撮像素子（４０）と、を物体側から順に備え、さらに、前記透明電極列（３１ＥＰ）に加える電圧の通電制御を行う駆動部（５１）と、前記撮像素子（４０）において前記瞳開口を通過する際に偏光軸が前記第一の方向であった光により形成された第一像と、前記瞳開口を通過する際に偏光軸が前記第二の方向であった光により形成された第二像との間の位置ズレから、焦点状態を検出する合焦制御部（５４）と、を備えること、を特徴とする撮像装置（１）である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置（１）であって、前記透明電極列（３１ＥＰ）は、前記一対の瞳開口の配列方向と平行に配列されていること、を特徴とする撮像装置（１）である。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の撮像装置（１）であって、前記駆動部（５１）は、前記透明電極列（３１ＥＰ）を、１以上の列おきに２つのグループに分け、同一グループの前記透明電極列（３１ＥＰ）に対して同一の通電制御を行うこと、を特徴とする撮像装置（１）である。
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置（１）であって、前記駆動部（５１）は、撮影時に、前記旋光子（３１）の透過偏光軸を前記撮像素子の全画面において同一方向に揃えるように、前記透明電極列（３１ＥＰ）を駆動すること、を特徴とする撮像装置（１）である。
請求項５に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置（１）であって、前記駆動部（５１）は、露光中に、前記旋光子（３１）の透過偏光軸を切り替えて、前記第一像と前記第二像とを同一の画素で撮像すること、を特徴とする撮像装置（１）である。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置（１）であって、前記駆動部（５１）は、前記撮像素子（４０）において前記第一像と前記第二像との境界の位置を変化させる前記撮像装置（１）の状態の変化に応じて、前記旋光子の前記透明電極列（３１ＥＰ）に加える電圧を制御することにより変更すること、を特徴とする撮像装置（１）である。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の撮像装置（１）であって、  前記駆動部（５１）は、前記撮像素子（１０）によって撮像したテストパターンの境界情報を保持しており、該境界情報に基づいて前記旋光子の前記透明電極列（３１ＥＰ）に加える電圧を制御すること、を特徴とする撮像装置（１）である。
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮像装置（１）であって、画素列は前記透明電極列（３１ＥＰ）に沿った横方向と、それと交差する縦方向にマトリックス状に配置され、前記合焦制御部（５４）は、前記横方向両端において前記第一像と前記第二像との境界を含む、前記縦方向の複数の画素列（ＰＬ）を焦点検出に用いること、を特徴とする撮像装置（１）である。
【０００９】
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、安価に製造することのできる撮像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態であるカメラの概念的な構成図である。
【図２】液晶旋光子ユニットの構成を示す図である。
【図３】偏光瞳分割フィルタと液晶旋光子ユニットとによる偏光・旋光の状態を示す説明図である。
【図４】液晶旋光子ユニットの各単位電極に対応する結像状態を示す説明図である。
【図５】像ズレをキャンセルする撮影の説明図である。
【図６】第２実施形態における液晶旋光子ユニットを示す図である。
【図７】ズーミングによって結像光学系の瞳位置に変動が生じた際に駆動する単位電極を変更して対応する場合の説明図である。
【図８】撮像素子における誤差の影響を抑えて合焦エリアを設定する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施形態）
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に示す各図には、説明と理解を容易にするために、ＸＹＺ直交座標系を設けた。この座標系では、撮影者が光軸ＯＡを水平として横長の画像を撮影する場合のカメラの位置（以下、正位置という）において撮影者から見て左側に向かう方向をＸプラス方向とする。また、正位置において上側に向かう方向をＹプラス方向とする。さらに、正位置において被写体に向かう方向をＺプラス方向とする。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態を適用したカメラであるカメラ１の概念的な構成図である。
カメラ１は、結像光学系１０と、偏光瞳分割光学系と、液晶旋光子ユニット３０と、撮像素子４０と、を備えている。また、カメラ１は、制御装置５０と、合焦駆動機構６０と、操作部７０と、表示部８０と、記録媒体９０と、を備えている。
【００１４】
結像光学系１０は、詳細には示さないが、合焦レンズを含むレンズ群（図１では１つのレンズで代表して示してある）を備え、被写体像を後述する撮像素子４０の撮像面に結像させる。
偏光瞳分割光学系と液晶旋光子ユニット３０とは、撮像素子４０と共に、後述する合焦制御部５４による合焦制御において焦点検出作用を行う。これについては、後に詳述する。
撮像素子４０は、結像光学系１０によって結像された被写体像を電気信号に光電変換する。
【００１５】
制御装置５０は、ＣＰＵ等を備えて構成され、当該カメラ１の全体制御を行う。制御装置５０は、液晶駆動部５１、撮像駆動部５２、画像処理部５３、合焦制御部５４等の各機能部を備えている。
液晶駆動部５１は、合焦制御時において、後述する合焦制御部５４によって制御されて液晶旋光子ユニット３０を駆動する。
【００１６】
撮像駆動部５２は、撮影時および後述する合焦制御部５４による合焦制御時に、撮像素子４０を駆動する。
画像処理部５３は、撮像素子４０で光電変換された画像信号を所定信号レベルに増幅し、輪郭補償やガンマ補正、ホワイトバランス調整などの画像処理を施す。
【００１７】
合焦制御部５４は、合焦制御時において、液晶駆動部５１と撮像駆動部５２とを駆動制御し、撮像素子４０から読み出した焦点検出用画像情報にもとづいて焦点検出（デフォーカス量の算出）を行う。合焦制御部５４は、さらに、合焦駆動機構６０を介して結像光学系１０における合焦レンズを駆動して焦点合わせ動作を行う。この合焦制御部５４による合焦制御については、後に詳述する。
【００１８】
合焦駆動機構６０は、結像光学系１０の合焦レンズ（図示せず）を移動駆動する超音波モータ等の駆動手段と、合焦レンズの位置を検知する位置センサ等を備えている。合焦駆動機構６０は、合焦制御部５４によって制御され、合焦レンズを合焦駆動する。また、位置センサによる合焦レンズの位置情報は、合焦した被写体に対する距離情報となる。
操作部７０は、シャッターボタンや各種設定スイッチ等の、当該カメラ１に対して指令する操作部材を備えている。操作部７０は、その備える操作部材の操作情報を制御装置５０に入力する。
【００１９】
表示部８０は、ＬＣＤパネル等によって構成され、撮像素子４０が撮像しているリアルタイムの画像（すなわちスルー画像）や撮影画像および各種設定画面等を表示する。
記録媒体９０は、当該カメラ１に対して着脱可能なＣＦやＳＤのメモリカード等であって、撮影した画像データを記録する。
【００２０】
そして、カメラ１は、操作部７０におけるシャッターボタンが押圧操作（レリーズ操作）されると制御装置５０に制御され、結像光学系１０によって結像された被写体像光を撮像素子４０が電気信号に変換し、その画像データを記録媒体９０に記録（すなわち撮影）する。
【００２１】
ここで、カメラ１は、撮影に先だって操作部７０におけるシャッターボタンが半押し（または合焦指令のスイッチが操作）されると、合焦制御を行う。
合焦制御においては、制御装置５０における合焦制御部５４が、液晶駆動部５１と撮像駆動部５２とを介して、偏光瞳分割光学系と液晶旋光子ユニット３０および撮像素子４０を制御して焦点検出（デフォーカス量の算出）を行う。さらに、合焦駆動機構６０を介して結像光学系１０における合焦レンズを駆動して焦点合わせ動作を行う。
【００２２】
つぎに、これら偏光瞳分割光学系と液晶旋光子ユニット３０および撮像素子４０の構成と作用について、前述した図１に加えて図２〜図５を参照して詳細に説明する。
図２は、液晶旋光子ユニット３０を示し、（ａ）はその縦断面図，（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図に相当する単位電極３１ＥＰによる電極パターン３１Ａ，３１Ｂを示す図である。
【００２３】
偏光瞳分割光学系は、図１に示すように、開口形成された一対の瞳開口Ｌ，２０Ｒに、偏光フィルタ２１Ｌ，２１Ｒが透過偏光軸を直交するように（９０°異なるように）配設されている。
そして、偏光瞳分割光学系は、結像光学系１０の射出瞳に、瞳開口Ｌ，２０Ｒが光軸ＯＡを挟んでＸ軸上の対称位置となるように配設されている。
本実施形態では、一方の瞳開口Ｌにおける偏光フィルタ２１Ｌの透過偏光軸は、瞳開口Ｌ，２０Ｒの配置軸方向と直交する方向を向くように（すなわちＹ軸方向と平行、第一の方向）に設定され、他方の瞳開口Ｒにおける偏光フィルタ２１Ｒの透過偏光軸は、瞳開口Ｌ，２０Ｒの配置軸方向と平行な方向を向くように（すなわちＸ軸方向と平行、第二の方向）設定されている。
【００２４】
このように構成された偏光瞳分割光学系は、瞳開口Ｌ，２０Ｒを透過する被写体像光を、偏光軸が９０°異なる一対の光に偏光する。この偏光瞳分割光学系を透過した光には、縦方向（図２紙面と平行なＹ軸方向）と、横方向（図２紙面に直交するＸ軸方向）と、の両方が同じように含まれる。このため、これらを分離しなければ、像ズレは検出できない。この偏光軸の異なる被写体像光の分離は、後述する液晶旋光子ユニット３０が行う。
【００２５】
液晶旋光子ユニット３０は、その縦断面図である図２（ａ）に示すように、液晶旋光子３１と、一定方向の偏光軸の光のみを透過する偏光フィルタ３２とが、一体に構成されている。
液晶旋光子３１は、それぞれ一方側の面に透明電極３１Ｅを備えた２枚のガラス基板３１Ｆ，３１Ｒが、透明電極３１Ｅを対向させて所定間隔で配置され、その間に透過光の偏光軸を回転可能な液晶３１Ｌが封入されて構成されている。
【００２６】
対向する透明電極３１Ｅは、一方（ガラス基板３１Ｆ側）は全面を覆う単一電極であるが、他方（ガラス基板３１Ｒ側）は、図２（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向に所定幅でＸ軸方向に長い矩形（短冊状）の単位電極３１ＥＰが、Ｙ軸方向に並列配置されて構成されている。これら単位電極３１ＥＰは、Ｙ軸方向１つ置きにグループ（電極パターン３１Ａおよび電極パターン３１Ｂ）を形成している。この電極パターン３１Ａ，３１Ｂを構成する各単位電極３１ＥＰには一括して通電（ＯＮ／ＯＦＦ）されるようになっている。そして、電極パターン３１Ａ，３１Ｂのいずれか一方、又は両方に通電（ＯＮ／ＯＦＦ）制御することができるようになっている。
【００２７】
なお、図中、各単位電極３１ＥＰの間には隙間があるが、これは図示の関係上であって実際には極力狭められているものとする。透明電極３１Ｅ（単位電極３１ＥＰ）は光リソグラフィ等によって敏細なパターンを形成することができ、それに応じて透過偏光軸のパターンも細かい領域ごとに制御できる。これにより、モザイク状に偏光軸を変えた偏光膜を撮像素子前面に貼り付ける等の、非常に手間のかかる作業を行わなくてよい。リソグラフィによるパターン形成は精度も良好で、技術的にも多くの蓄積があって製造しやすい。
【００２８】
偏光フィルタ３２は、液晶旋光子３１における撮像素子４０側に位置するガラス基板３１Ｒの外面（撮像素子４０側の面）に、一体的に設けられている。この偏光フィルタ３２の透過偏光軸の方向は、偏光瞳分割光学系のどちらか一方の瞳開口Ｌまたは２０Ｒにおける偏光フィルタ２１Ｌまたは２１Ｒの偏光軸と揃えてある。
【００２９】
なお、液晶旋光子３１の被写体側の外面（ガラス基板３１Ｆの外面）に、図２（ａ）に示すように、撮像素子４０への赤外線の入射を防ぐＩＲカットフィルタ３０Ｃを備えても良いし、更に、全体を振動させて付着したゴミを落とすゴミ除去機構を備えて構成しても良い。
【００３０】
上記のように構成された液晶旋光子ユニット３０は、電極パターン３１Ａ，３１Ｂへの通電状態の選択（いずれか一方、又は両方への通電）によって液晶３１Ｌの旋光状態を変えることで、透過する偏光軸を選択できる。これにより、偏光瞳分割光学系の瞳開口Ｌ，２０Ｒを透過した被写体像光を、偏光軸の方向毎に分離する。
【００３１】
つぎに、図３を参照して、この液晶旋光子ユニット３０による、被写体像光の偏光軸の方向毎の分離について説明する。
図３は、偏光瞳分割光学系と液晶旋光子ユニット３０とによる偏光・旋光の状態を示す説明図であって、（ａ），（ｂ）は、入射光の偏光状態と旋光、像の関係を示し、（ｃ）は、偏光軸毎に分離した被写体像光を比較可能に結像する説明図である。なお、図３は、Ｘ軸方向上側（プラス側）から見た図であって、図中上側に偏光フィルタ２１Ｌが、下側に偏光フィルタ２１Ｒが、それぞれ位置した図となっている。
【００３２】
前述したように、偏光瞳分割光学系を透過した光は、縦方向（図３紙面と平行なＹ軸方向）と、横方向（図３紙面に直交するＸ軸方向）との、両方が同じように含まれている。液晶旋光子ユニット３０は、下記のような作用によってこれを分離する。
すなわち、図３（ａ）に示すように、液晶旋光子３１で旋光しない（ＯＦＦ状態＝非駆動）の場合、光はそのまま透過し、偏光フィルタ３２と偏光軸が合致する入射光だけが透過する。逆に、液晶旋光子３１で旋光する（ＯＮ状態＝駆動）場合、図３（ｂ）に示すように、偏光フィルタ３２と偏光軸が直交する入射光だけが透過する。つまり、液晶旋光子３１における旋光状態の選択によって、入射光のうち何れの偏光成分を透過させるかを選択できる。
【００３３】
図３（ｃ）は、液晶旋光子３１の半分（図２に示す電極パターン３１Ａ，３１Ｂのいずれか一方）を非駆動（ＯＦＦ）、半分（電極パターン３１Ａ，３１Ｂの他方）を駆動（ＯＮ）した状態を示す。入射光のうち、偏光フィルタ３２の偏光軸と平行，直交のそれぞれの成分が選択的に透過し、結像されることとなる。これにより、偏光で分割された瞳（偏光瞳分割光学系における偏光フィルタ２１Ｌ，２１Ｒ）のそれぞれの成分を分離して結像させ、像を比較することで像ズレ＝デフォーカス量を検出可能となる。
【００３４】
つぎに、図４を参照して、結像状態と合焦状態について説明する。
図４は、液晶旋光子ユニット３０（液晶旋光子３１）の各単位電極３１ＥＰに対応する結像状態を示す説明図である。
被写体は、図４（ａ）に示すように、画面中央に１本線がある平面物体とする。
この被写体に焦点が合っている場合、図４（ｂ）に示すように、液晶旋光子３１における電極パターン３１Ａ，３１Ｂで透過する偏光軸が異なっても、焦点位置は変わらない。従って、電極パターン３１Ａ，３１Ｂとそれぞれ対応する領域における像（図中黒ベタで示す）のズレは生じない。
【００３５】
図４（ｃ）は、少しデフォーカスした状態を示す。この状態では、電極パターン３１Ａを透過した光による第一像と，電極パターン３１Ｂを透過した光による第二像とは、小さな像ズレ：Ｄ１を生じる。
一方、大きくデフォーカスした状態では、図４（ｄ）に示すように、第一像と第二像との間に、より大きな像ズレ：Ｄ２を生ずる。
つまり、この像ズレ量を検出することで、デフォーカス量を検出できる。この原理自体は、公知の一般の位相差ＡＦと同様である。
【００３６】
つぎに、図５を参照して、像ズレをキャンセルした撮影（画像データの取得）について説明する。図５は、像ズレをキャンセルする撮影の説明図である。
通常の合焦制御時には、図５（ａ）に示すように、像ズレを生じさせた状態で焦点位置を検出する。この状態で撮影を行うと像ズレしたままになってしまうため、画素を半分に間引いて画像を生成するか、像ズレを補正しで合成する画像処理が必要となり、効率的ではない。
【００３７】
そこで、図５（ｂ）に示すように、２つの電極パターン３１Ａ，３１Ｂの両方をＯＮ又はＯＦＦにする。これにより、どちらか一方の偏光成分しか透過しなくなり、像ズレは生じない。この状態で撮影を行えば、像ズレを補正する必要もなく、全ての画素を用いた画像を生成することができる。
【００３８】
しかし、図５（ｂ）に示す状態では、どちらか一方の偏光で撮影することとなり、実質的に瞳の開口面積が減って過剰に被写界深度が深くなり、また、偏光効果により物体の明暗が肉眼と異なってしまうことも考えられる。このため、１回の露光中に、電極パターン３１Ａ，３１Ｂに対してＯＮ−ＯＦＦを切り替える。これにより、同一の画素に対して両方の偏光による像が結像し、被写界深度が光学系本来のものに近づき、偏光効果をなくして撮影画像と肉眼の印象が異なる可能性を抑制できる。
【００３９】
（第２実施形態）
つぎに、図６〜図８に示す、液晶旋光子ユニット３０の第２実施形態を説明する。
図６に示す液晶旋光子ユニット３０は、液晶旋光子３１における各単位電極３１ＥＰにそれぞれ電源をＯＮ／ＯＦＦ可能なスイッチＳＷを備え、それぞれ駆動回路３３で独立してスイッチング可能に構成したものである。なお、その他の構成は前述した第１実施形態と同様であり、説明は省略する。
【００４０】
前述した図２に示す第１実施形態における単位電極３１ＥＰは、固定された電極パターン３１Ａ，３１Ｂとして一括制御されるため、制御は簡単だが、多様な制御はできない。
本第２実施形態は、各単位電極３１ＥＰ毎に駆動回路３３でスイッチングを行うように構成することで、通電する単位電極３１ＥＰを動的に変更可能としたものである。このような制御はマトリックス表示型の液晶表示装置では一般的である。
このような構成により、図６（ａ）に示すように各単位電極３１ＥＰを１個置きに通電したり、図６（ｂ）に示すように各単位電極３１ＥＰを２個置きに通電したりすることが可能となる。
【００４１】
これにより、細かいパターンで偏光状態を選択でき、被写体の小領域にピンポイントで合焦制御したり、画面全体の距離分布を細かく取得したい場合などに適する。たとえば、図６（ｂ）に示すように各単位電極３１ＥＰを２個置きに通電することで、透過偏光軸の領域分割を大雑把にできるため、たとえば、画素加算により１画素に相当する領域が拡大しても、それに合わせて偏光領域の調整を行うことができる。
【００４２】
さらに、この駆動する単位電極３１ＥＰを上下にずらすことで、透過偏光軸の境界（偏光分離領域の境界）になる位置を調整することが出来る。このように、単位電極３１ＥＰを選択的にスイッチングすることで、多様な合焦制御を行うことが可能になる。たとえば、カメラ設定の変化によって、撮像素子４０の受光面における偏光分離領域の境界が結像する位置が変化してしまうような場合に、その結像位置を合焦エリアに対応するように変化させることができる。ここで、撮像素子４０の受光面における偏光分離領域の境界が結像する位置の変化を招くカメラ設定の変化とは、ズーミングによる結像光学系１０の瞳位置変動、撮像素子４０の画素読み出し設定切換（画素切り換え）、合焦エリア選択等である。
【００４３】
図７は、ズーミングによって結像光学系１０の瞳位置に変動が生じた場合に、駆動する単位電極３１ＥＰを変更して対応する場合の説明図である。
実際のカメラでは、液晶旋光子３１における電極パターン（単位電極３１ＥＰ）形状が、そのままのサイズで撮像素子４０に投影されるわけではない。結像光学系１０の瞳位置と、偏光瞳分割光学系の位置と、液晶旋光子ユニット３０（液晶旋光子３１）と、撮像素子４０の光軸方向における位置関係によって、撮像素子４０に到達する偏光領域は光軸ＯＡを中心に拡大または縮小される。また、結像光学系１０は、ズーミングやレンズ交換等によって瞳位置が変わる場合がある。
【００４４】
すなわち、図７（ａ）では瞳分割領域の境界が合焦エリア４１と重なっているが、結像光学系１０が変化して瞳位置が移動した図７（ｂ）では、は瞳分割領域の境界（図中矢印で示す）が合焦エリア４１に重ならなくなっている。このままでは、合焦ができなくなったり、合焦エリア４１の位置を移動したりしなければならなくなる。
【００４５】
そこで、既に図６で示したように液晶旋光子３１における駆動領域（単位電極３１ＥＰ）を変更することによって、図７（ｃ）に示すように、境界を移動して合焦エリア４１が境界に対して一定位置に留まれるようにする。撮像素子４０に投影される偏光領域の境界は、光軸ＯＡを中心に拡大縮小されるため、駆動領域（駆動する単位電極３１ＥＰ）も光軸ＯＡを中心に対称に変更する。瞳位置は、レンズ固定の場合は、ズームエンコーダでズーム位置を検出して予め記憶されていた瞳位置を読み出せばよい。また、レンズ交換式の場合、同様にズームエンコーダ出力とレンズ内回路に記憶されていたレンズ特性値を制御装置５０（合焦制御部５４）へ送信するように構成すればよい。この瞳位置変動への対応については、従来の位相差ＡＦで同様の処理が行われており、システム的にはそれらと同様である。
【００４６】
つぎに、図８を参照して、カメラ１の調整を含めた合焦エリア４１の設定について説明する。図８は、撮像素子４０における誤差の影響を抑えて合焦エリア４１を設定する説明図である。
偏光瞳分割光学系の瞳配列方向（瞳開口Ｌ，２０Ｒの配列方向）と、液晶旋光子３１における単位電極３１ＥＰと対応するパターンの配列方向と、撮像素子４０の画素列の配列方向は、製造誤差によってわずかな傾きを持つ可能性が考えられる。特に最近の撮像素子は微細化が進行し、画素ピッチが１〜２μｍ程度になる場合もあるため、製造誤差が影響し易くなっている。
【００４７】
このため、光学系全体を組み立てた状態で、テストパターンＴＰをデフォーカス撮影する。テストパターンＴＰが直線を並べたものである場合、図８（ａ）に示すように読み出し画像１００には偏光領域毎に像ズレを生じ、図中矢印で示す境界において段差が明確になる。この段差の図中上下で像の位置を比較すれば、像ズレ量が検出できる。しかし、偏光で分割された瞳領域の配列方向と、液晶旋光子３１の単位電極３１ＥＰと対応するパターンと、撮像素子４０の画素Ｐの配列方向（画素列ＰＬ）は、製造誤差によりそれぞれわずかに傾いている可能性がある。その場合、画面の右と左で、像ズレを生じる画素列ＰＬの位置が異なる可能性がある。図８（ｂ）中において、Ａ列（ＰＬＡ）とＢ列（ＰＬＢ）を比較した場合、画面左端では像ズレは検出できないが、画面右では検出されてしまう。
【００４８】
このような状態を避けるためには、図８（ｂ）中における傾きズレＤｘより間隔をあけた画素列を読み出して焦点検出に用いる必要がある。
図８（ｂ）中では、Ａ列（ＰＬＡ）とＣ列（ＰＬＣ）とを比較すれば、画面左右で同じように像ズレが検出できることになる。この上下の画素列の間隔が大きくなると被写体の同一領域を見ていることにならず、合焦しにくくなるので、一定以上の傾きが検出された場合は調整が必要になる。あるいは、画像を読み出しながら調整を行って、傾きが一定以下になった位置で固定してもよい。光学系が組み上がった状態で、テストパターンＴＰを撮像して傾きを検出し、カメラ１の合焦制御部５４に記憶することで、製造誤差にかかわらず適切に焦点検出を行うこと可能となる。
【００４９】
以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）カメラ１は、偏光瞳分割光学系によって被写体像光を偏光軸が９０°異なる一対の光に偏光し、液晶旋光子ユニット３０がそれぞれの成分を分離して撮像素子４０に結像させる。そして、撮像素子４０が撮像した画像データからその各成分の像を比較することで像ズレ＝デフォーカス量を検出する。これにより、全画面を焦点検出対象とする（全画面に合焦エリアを設定する）ことが可能となる。また、撮像素子４０によって合焦情報を得るため、焦点検出のための専用の撮像素子や光路分割素子等が不要となり、小型で安価に構成できる。
【００５０】
（２）カメラ１は、撮影時における露光時間中に液晶旋光子ユニット３０における液晶旋光子３１の透過光の偏光軸を切り替えて両方の偏光状態で露光する。これにより、同一の画素に対して両方の偏光による像が結像し、撮影画像と肉眼の印象が異なる可能性を抑制できる。
【００５１】
（３）カメラ１は、液晶旋光子ユニット３０の駆動する単位電極３１ＥＰを変化させて偏光領域を変化させることで、偏光分離領域の境界になる位置を調整することが出来る。これにより、カメラ設定の変化によって、撮像素子４０の受光面における偏光分離領域の境界が結像する位置が変化してしまうような場合に、その結像位置を合焦エリアに対応するように変化させて焦点検出を行うことが可能となる。
【００５２】
（４）カメラ１は、偏光瞳分割光学系における瞳開口Ｌ，２０Ｒ配列方向に沿った画素列の両端において、当該配列方向と交差する方向の像の傾きズレＤｘより間隔をあけた画素列を読み出して焦点検出に用いる。これにより、撮像素子４０の画素列の製造誤差等による傾きの影響を抑えて、高い合焦精度を得ることができる。
【００５３】
（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
（１）本実施形態では、デジタルスチルカメラについて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、動画像も取込めるデジタルビデオカメラにも適用可能である。
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００５４】
１：カメラ、１０：結像光学系、２０：偏光瞳分割光学系Ｌ、２０Ｒ：開口部、２１Ｌ，２１Ｒ：偏光フィルタ、３０：液晶旋光子ユニット、３１：液晶旋光子、３１Ｅ：透明電極、３１ＥＰ：単位電極、３２：偏光フィルタ、４０：撮像素子、５０：制御装置、５４：合焦制御部、ＴＰ：テストパターン、ＰＬ（ＰＬＡ，ＰＬＢ，ＰＬＣ）：画素列
【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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